一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，按质量百分数计包含以下组分：C：0.001％～0.006％，Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量为铁；所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中，晶内和晶界处均匀分布有Al修饰富Cu相，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr。本发明专利技术还公开了所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢的制备方法。本发明专利技术的Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，抗拉强度可达730MPa～750MPa，屈服强度可达626MPa～640MPa，延伸率可达27.2％～28.1％。这种铁素体不锈钢可满足汽车排气系统、火力发电领域，以及满足作为固态氧化物燃料电池连接体材料的需求。料电池连接体材料的需求。料电池连接体材料的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，具体涉及一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]铁素体不锈钢指含11～30％的Cr、在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe
‑
Cr或Fe
‑
Cr
‑
Mo合金。它具有比奥氏体不锈钢好得多的耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能，还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温氧化性能。但普通铁素体不锈钢的缺点是对晶间腐蚀敏感，塑性和韧性较低。
[0003]近年来，镍价大幅度波动导致奥氏体不锈钢成本增加，而作为低镍、无镍的“经济型”不锈钢，铁素体不锈钢因其成本低，竞争力强，市场前景看好，研究铁素体不锈钢新品种的开发与生产，对我国的不锈钢产业健康发展十分重要。如何克服普通铁素体不锈钢的缺点，提高其强度和塑性，得到了众多研究者的关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢及其制备方法，以同时提高普通铁素体不锈钢的强度和塑性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，按质量百分数计，所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢包含以下组分：C：0.001％～0.006％，Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量为铁；
[0007]所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中，晶内和晶界处均匀分布有Al修饰富Cu相，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr。
[0008]本专利技术中，通过控制铁素体不锈钢内Cu的质量分数为1％～2％，Al的质量分数为0.5％～2％，配合特定的时效工艺，从而使得铁素体不锈钢基体内析出大量的Al修饰富Cu相，这种Al修饰富Cu相均匀地分布于晶内和晶界处，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr元素，并且还含有位错。与普通的富Cu相相比，本专利技术的Al修饰富Cu相能同时作为位错源和位错阻碍，可以实现对铁素体不锈钢强度和塑性的同时提升。
[0009]进一步地，所述Al修饰富Cu相的尺寸为1～50nm。
[0010]进一步地，所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中，Al和Cu的总质量分数≤3.5％。Al、Cu的总质量百分比不高于3.5％，能够保证Al和Cu较好的溶解于不锈钢中，而不会使它们在不锈钢中因为富集而恶化不锈钢的力学性能。
[0011]本专利技术还提供了所述的一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、按照以下组分配比进行配料，经感应熔炼，制成铸锭：C：0.001％～0.006％，
Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量为铁；
[0013]S2、将铸锭进行均匀化热处理；
[0014]S3、将均匀化热处理后的铸锭进行锻造，使晶粒破碎；
[0015]S4、将锻造后的胚料进行热轧，得到热轧板；
[0016]S5、对热轧板进行退火处理；
[0017]S6、将退火后的热轧板进行冷轧以细化晶粒；
[0018]S7、将冷轧板在600～800℃下保温0.5～60min，之后水冷，即得到所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢。
[0019]本专利技术中，将退火后的冷轧板在600～800℃下保温0.5～60min，这一步的时效热处理能够消除钢中应力，并使Al修饰富Cu相析出，从而对不锈钢的强度和塑性进行同时提升。若时效热处理的时间过长，则会导致富Cu相尺寸过大，从而影响不锈钢的强度；并且，时效热处理的时间过长还会导致排Al，从而得不到含Al的富Cu相。
[0020]进一步地，步骤S1中，在感应熔炼的过程中，当熔体中氧的质量百分数小于1.6
×
10
‑7后，再加入Al源、Cu源、Nb源和Ti源。这样可以防止Al、Cu、Nb、Ti被氧化成氧化物，能够更好地使Al、Cu、Nb、Ti固溶到钢液中。
[0021]进一步地，步骤S2中，所述均匀后热处理的温度为1100～1200℃，保温时间为1～5h。
[0022]进一步地，步骤S3中，进行锻造过程中，开锻温度为1200～1150℃，终锻温度为850～950℃，锻造比不小于6。
[0023]进一步地，步骤S4中，进行热轧过程中，开轧温度为1100～1200℃，终轧温度为850～950℃，轧制变形量不小于50％。由于Al的添加会降低铁素体不锈钢的塑性，因此轧制温度较高，以防止轧制开裂。而高的轧制变形量可以进一步细化晶粒。
[0024]进一步地，步骤S5中，所述退火处理的温度为950～1150℃，保温时间为0.5～3h。
[0025]进一步地，步骤S6中，冷轧前，先去除退火后的热轧板的氧化皮，再对热轧板进行冷轧以细化晶粒，冷轧的轧制变形量不低于60％。
[0026]本专利技术中，较高的冷轧变形量是为了使晶粒更加细化，为后续Al修饰富Cu相的析出提供更多的形核点位，提高Al修饰富Cu相对不锈钢的强化效果。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1.本专利技术的Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中含有15％～20％Cr，通过在钢中加入总质量百分比不高于3.5％的Al、Cu，由于Al原子与Cu、Fe原子间的半径差异较大，以及Al
‑
Cu原子对间具有强吸引作用，Al
‑
Al原子对间具有强排斥作用，能够使钢在加工过程中产生均匀分布的Al修饰富Cu相，实现对铁素体不锈钢的强化。
[0029]2.本专利技术的Al修饰富Cu相强化不锈钢的制备方法中，采用感应熔炼能够保证不锈钢的纯净度，铸锭于1100～1200℃下保温1～5h进行均匀化热处理，一方面能够去除钢锭中残留的热应力，另一方面还能够促进Al、Cu、Nb、Ti在不锈钢中的固溶；将均匀化热处理后的铸锭进行高温锻造，能够破碎晶粒，能够促使合金元素分布的更加均匀。由于锻造和热轧过程中会有大量的析出相析出，以及内部存在较大的应力，而热轧后的退火处理，可以使析出相回溶并且消除锻造和热轧产生的应力；随后的冷轧可以引起细晶强化的同时，还能为后
续Al修饰富Cu相的析出提供更多的形核点位，提高Al修饰富Cu相对不锈钢的强化效果。
[0030]3.本专利技术制备的Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢具有优良的力学性能。其抗拉强度可达730MPa～750MPa，屈服强度可达626MPa～640MPa，延伸率可达27.2％～28.1％。这种铁素体不锈钢可满本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，其特征在于，按质量百分数计，所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢包含以下组分：C：0.001％～0.006％，Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量为铁；所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中，晶内和晶界处均匀分布有Al修饰富Cu相，其中富含Al、Fe、Cu、Si和Cr。2.根据权利要求1所述的一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，其特征在于，所述Al修饰富Cu相的尺寸为1～50nm。3.根据权利要求1所述的一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢，其特征在于，所述Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢中，Al和Cu的总质量分数≤3.5％。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种Al修饰富Cu相强化铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照以下组分配比进行配料，经感应熔炼，制成铸锭：C：0.001％～0.006％，Si：0.3％～1％，Mn：0.1％～0.5％，Cr：15％～20％，Nb：0.1％～0.6％，Ti：0.1％～0.5％，Ni：0.6％～1.2％，Cu：1％～2％，Al：0.5％～2％，余量为铁；S2、将铸锭进行均匀化热处理；S3、将均匀化热处理后的铸锭进行锻造，使晶粒破碎；S4、将锻造后的胚料进行热轧，得到热轧板；S5、对热轧板进行退火处理；S6、将退火后的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩英，姜明坤，冉旭，朱巍巍，祖国庆，赵宇，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：