具有改良切削性的抗点蚀双相不锈钢合金制造技术

提供一种抗点蚀能力很高的双相不锈钢合金，该合金含有下列重量百分比的成分：Ｃ：０．１０％和更低；Ｓｉ：１．５％和更低；Ｍｎ：２．０％和更低；Ｃｒ：２５．０％～２７．０％；Ｎｉ５．０％～７．５％；Ｃｕ：１．５％～３．５％；Ｎ：０．１５和更低；Ｍｏ：０．５％和更低；剩余部分基本为铁和不可避免的杂质。这种合金当浇铸后在铸模中进行加速热处理时，与在密闭热处理炉中经非常缓慢控制冷却后的相同合金组成相比，具有显著改善的切削加工性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有改良切削性的抗点蚀双相不锈钢合金。
技术介绍
本专利技术涉及一种双相不锈钢，该钢浇铸后不进行单独的热处理工序，而是在铸模中进行模内加速热处理，这种双相不锈钢具有改良的切削加工性并保持优良的抗点蚀性能。Rainger等人(美国专利No 4612069和4740254)描述了一种具有改良抗点蚀能力的双相不锈钢合金。这些专利中描述为“X-6”的合金在本文中称作“86号合金”。“86号合金”是通过在一种合金(75号合金)中加入2wt％的铜，但未同时添加钼元素而得到的。不加钼而加铜使得双相不锈钢合金可在密闭热处理炉中非常缓慢地控制冷却，从而将有害的拉伸残余应力降至最低，同时保持良好的延展性和抗腐蚀能力。一种相当商业化生产的含钼合金是瑞典Avesta Prefab.A.V.的3RE60SRG。本申请所讨论的双相不锈钢的典型成分以重量百分比列于下表1表1 86号合金可用于化学工业、制浆业和造纸业。86号合金可用于(但并不局限于)制造容器、蒸馏罐、管道系统之类的产品；也可用于造纸机械轧辊辊套(roll shell)例如涂饰辊、沟槽辊和盲孔辊，也可应用于造纸机械吸辊辊套(suction roll shell)例如中心辊、伏辊、蘸料辊(pickup roll)、压辊和挤干辊。这些制品在它们的制造过程中需要数百小时的机加工和钻孔时间，本专利技术的X-11合金也具有与上相同的用途，但具有更短的制造周期和改良的机械加工性及可钻性。竞争的压力促使冶金方面开发这样一种双相不锈钢合金既具有它们最终使用时所必须的抗蚀性，又能在更短的时间内制造出来。X-11合金通过其化学成分和铸模内加速热处理可得到所需性能的综合。采用模内加速热处理可免除常规合金所需的单独热处理工序，从而缩短制造时间；可提供更平直、圆度更好的离心铸件，进而对机床设备的要求降低；提供易于机加工和钻孔的合金，因而制造产品所需的机加工和钻孔时间降低；刀具磨损降低，因而制造设备不需停下来以更换钝刀。为成功地用于制浆和造纸业的吸辊辊套，双相不锈钢合金所需的特性是通过特定化学组成得到的，通过该化学组成可获得铁素体基体上分布着奥氏体的双相显微组织，在侵蚀性造纸机白水(white water)中具有耐蚀性、对疲劳裂纹的扩展具有抵抗能力和低的残余应力。X-11合金除具有其独特的加工特性外，也能满足以上这些使用要求。有意加入钼后的双相不锈钢不能采用模内热处理方法，因为模内热处理方法的冷速不够快，无法避免脆性相及降低耐蚀性相的形成。所以需要附加的热处理工序以溶解这些不合需要的相，并随后快冷以防止这些相的再次形成。为抗点蚀而加铜的86号合金和X-11合金的化学成分可以允许慢得多的冷速而不形成那些脆性相。双相不锈钢的机械加工性被认为受它们高的退火强度所局限(金属手册，第9版，pp.689～690)。Carlborg，C.、Nilsson，A.和Franklind，P-A，在“双相不锈钢的机械加工性”(1991年10月在法国BeauneBourgogne召开的会议论文集，Vol.1，pp.683～696)一文中讨论了一系列冶金变量如高温强度、夹杂物、组织及合金元素对双相不锈钢机械加工性的影响，但并没有认识到模内加速热处理可以提高其机械加工性。Charles，J.，Dupoiron，F.，Souglignac，P.，和Gagnepain，Jr.，在“UR 35N Cu一种具有改良机械加工性的新型富铜不含钼的双相不锈钢”(1991年10月在法国Beaune Bourgogne召开的会议论文集，Vol.2，pp.1274～1281)一文中报道了在水淬双相不锈钢中加铜可以提高其机械加工性。然而，具有与86号合金相同铜含量的X-11合金可以通过模内加速热处理得到改良的机械加工性，这是Charles等人没有意识到的。先前的炼钢技术认为提高奥氏体不锈钢的机械加工性可通过加入会降低抗蚀性的诸如硫和硒之类的合金元素来得到(金属手册，第9版，p.686)，或者，需要采用特殊的炼钢手段以控制钢中氧化物夹杂的成分(金属手册，第9版，p.688；Johansson，R.，Davison，R.，的“具有优良性能的可锻双相不锈钢吸辊”，1996年TAPPI工程会议论文集，pp.103～109；Carsson，T.，“Prodec-如何解决加工问题”，pp.9～12)。而为使X-11合金具有高的机械加工性和可钻性，以上两种方法都不需要。专利技术简述提供一种高抗点蚀能力的双相不锈钢合金，该合金含有下列重量百分比的成分C0.10％和更低；Si1.5％和更低；Mn2.0％和更低；Cr25.0％～27.0％；Ni5.0％～7.5％；Cu1.5％～3.5％；N0.15％和更低；Mo0.5％和更低；剩余部分基本为铁和不可避免的杂质，以上元素构成了具有高点蚀抗力的双相不锈钢材料。这种合金当浇铸后在铸模中进行加速热处理时，与在独立工序的密闭热处理炉中经非常缓慢控制冷却后的同种成分的合金相比，具有显著改善的机械加工性。优选方案描述本文中所述的模内加速热处理用于中空的柱状离心铸件，但也可应用于显微组织和残余应力的控制处于重要地位的其它铸造双相不锈钢产品。熔融金属倒入铸模中凝固，最终冷至室温。现有技术双相不锈钢工艺要求将铸件从铸模中取出，在另一个生产设备(即炉子)中以独立的工序进行热处理以得到最佳的耐蚀性。本专利技术X-11合金的独特之处在于它采用在铸模内通过一个加速过程进行热处理，因而可以取消一个重要的热处理工序。本专利技术的合金可不需要单独的炉中控制冷却工序而得以生产。在冷却过程中铸造双相不锈钢产品内部的温度与其外部的温度基本保持相同，对内部和外部的温度同时进行控制，以使它们以相同的速率缓慢冷却。对于模内加速冷却，铸件冷却的速率控制在金属形成有效强度的温度范围之内，即约260℃～1090℃(500°F～2000°F)。在这个温度范围之内，通过测量内部和外部温度，铸件内径处的温度与铸件外径处的温度之差保持在250℃(450°F)之内。内部和外部温度的冷却速率可由以下方法进行控制对内径处进行加热或在铸模各端使用绝热手段，以降低铸件的冷速；或使用如可控数量的强制风冷、水雾冷却、喷水冷却或其它冷却介质之类的冷却方法或其它冷却技术以加快冷却速率。完成模内加速热处理所需的时间小于约20小时，此时间决定于铸件的重量。这个热处理时间同86号合金所需的加热时间相比，要短得多，后者所需的时间，约72～144小时还要加上等待热处理炉空闲可能耽误的时间。X-11合金的模内加速热处理在整体时间的节省上、减少材料传递和避免生产过程中的阻塞问题等方面上表现出极大的优势。采用模内加速热处理后，X-11合金机械加工性和可钻性的改善可由钻孔试验得以证实，这个试验可灵敏地同时反映出机械加工性和可钻性。该试验中，用M42级麻花钻头在试验块上钻直径为约4mm(0.156英寸)的孔。钻孔总深度为38mm(1.5英寸)，分步进行。第一步6mm(0.25英寸)深，余下的各步骤3mm(0.125英寸)。所用转速750转/分钟，进给量51mm(2.03英寸)/分钟，钻头用钻削用油润滑，钻孔试验的结果是钻头在断裂、过量磨损或产生过大的噪音和震动前所钻孔的数量。结果如下表I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高点蚀抗力的铁素体－奥氏体双相铸造不锈钢合金，对该合金进行模内加速热处理，从而控制有害的拉伸残余应力，同时保持良好的机械加工性、延展性和抗腐蚀能力，该合金基本上由下列重量百分比的成分组成：Ｃ：０．１０％和更低；Ｓｉ：１．５％和更低；Ｍｎ：２．０％和更低；Ｃｒ：２５．０％～２７．０％；Ｎｉ：５．０％～７．５％；Ｃｕ：１．５％～３．５％；Ｎ：０．１５％和更低；Ｍｏ：０．５％和更低；剩余部分为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：ER瑞安，JC罗杰斯，
申请(专利权)人：桑杜斯克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]