一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢及其制备方法和应用，属于奥氏体不锈钢技术领域。本发明专利技术控制轻质元素Al和C的含量，实现钢材轻量化和高强塑韧性，提高耐腐蚀性能，添加Cr、Ni、Cu元素，获得稳定的单相奥氏体，提高耐蚀性，抑制脆性碳化物，提高钢的耐腐蚀性能以及抗低温冲击(

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及奥氏体不锈钢
，尤其涉及一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会经济的不断发展，能耗过高及环境排放等一系列问题日益严重。其解决方案，一方面是采用清洁能源代替燃油动力，另一方面是通过交通运载装备减重从而减轻油耗与污染。因此，交通运载装备轻量化是节能环保的一个重要举措。众多海洋船舶、结构物等装备的轻量化对海洋环境保护、节能降耗尤为重要，同时，还必须高度重视相应钢材在长期海水环境中耐腐蚀性能的提高。为此，Fe
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Mn
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Al
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C系合金钢通过加入轻量化元素Al(一般5％以上)以降低材料密度，同时加入适量Mn、C等奥氏体稳定化元素，成为一种奥氏体轻质钢，且较多的Al使钢的表面形成Al2O3的钝化膜以阻止腐蚀介质浸入，耐腐蚀性能良好，从而极有可能兼具轻质化、耐腐蚀及高强塑韧性等多项高性能，是一种应用前景广阔的结构功能一体化钢铁材料。
[0003]对比现有专利发现，中国专利技术专利CN 110066969 A公开了一种高耐蚀高铝含量低密度钢及其制备方法，其各组分的质量百分数为0.010～0.035％C、0.010～0.20％Mn、4.01～6.00％Al、0.10～0.80％Mo、1.00～3.00％Ni、0.01～0.30％Si、0.08～0.20％Nb、≤0.03％Si、≤0.015％P、≤0.005％S、0.00～0.050％Ce，其他为铁及不可避免的杂质。尽管其Al含量达到4.01～6.00％，但Cr、Cu、Si等重要的耐蚀性元素缺少，导致耐蚀性不足。且其C、Mn含量极低，组织为δ铁素体，低温韧性也不足。
[0004]中国专利技术专利CN 112899579 A公开了一种耐腐蚀高强轻质钢及制备方法，其各组分的质量百分数为1.4～1.7％C、25～30％Mn、10～12％Al、3～5％Cr、0.05～0.1％Nb、≤0.03％S、≤0.03％P，余量为Fe及不可避免的杂质。虽然其Al含量较高、密度较低，但也缺少重要的耐蚀性元素Ni、Si、Cu，且因C、Al过高而易形成δ相和沿晶κ脆性相，其耐蚀性能和冲击性能均也不足。
[0005]中国专利技术专利CN 106756478 A公开了一种经济型耐海水腐蚀用低密度低合金钢及其制备方法，其各组分的质量百分数为：0.03～0.20％C、0.01～1.0％Si、0.01～2.0％Mn、<0.005％S、<0.02％P、0.5～2.0％A1，余量为Fe及不可避免的杂质。其Al含量很低，轻量化与耐蚀性均严重不足。
[0006]中国专利技术专利CN 103031487 A公开了一种高强度、高延展性以及高耐腐蚀性铁锰铝碳合金的成份设计及其处理方法，其各组分质量百分数为：23～34％Mn、6～12％Al、1.4～2.2％C，余量为铁，经固溶+450～550℃氮化
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时效处理后使用。尽管其Al含量较高、密度相应较低，但同样也缺少重要的耐蚀性元素Ni、Cr、Si、Cu，且虽经氮化处理但表面氮化层极薄，其长期耐蚀性也不足。
[0007]综上所述，现有Fe
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Mn
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Al
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C系轻质钢，或者Al含量很低导致本质上不属于轻质钢，或者因Ni、Cr、Cu、Si等重要的耐蚀性元素缺少而耐蚀性不足，或者因Al含量较高而易形成
δ、κ脆性相且导致耐蚀性与低温韧性均有不足。为此，使奥氏体轻质钢获得既耐腐蚀又抗低温冲击的卓越综合性能意义重大。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢及其制备方法和应用，具有优异的耐腐蚀性能和抗低温冲击性能。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢，包括以下质量百分含量的化学组分：Mn 19～22％，Al 5.50～6.80％，C 0.70～0.82％，Si 0.50～0.90％，Cr 1.20～2.00％，Ni 0.20～0.40％，Cu 0.20～0.50％，Nb 0.12～0.25％，P≤0.012％，S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0011]优选的，所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢包括以下质量百分含量的化学组分：Mn 20～21％，Al 6.51～6.79％，C 0.72～0.80％，Si 0.64～0.83％，Cr 1.52～1.61％，Ni 0.24～0.36％，Cu 0.22～0.36％，Nb 0.18～0.20％，P≤0.012％，S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0012]本专利技术提供了上述技术方案所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢的化学组分所对应的原料混合，依次进行冶炼和浇注，得到铸锭；
[0014]将所述铸锭进行电渣重熔，得到电渣锭；
[0015]将所述电渣锭进行控温轧制，得到轧件；
[0016]将所述轧件进行淬火固溶，得到耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢。
[0017]优选的，所述浇注的温度为1400～1450℃；所述浇注后，将所得铸件进行冷却，所述冷却的冷速为16～20℃/h。
[0018]优选的，所述电渣重熔的熔速为8～12kg/min；所述电渣重熔后，将所得电渣料降温，所述降温的速率为15～20℃/h。
[0019]优选的，所述控温轧制的条件包括：开轧温度为1120～1140℃，以6～20mm的道次压下量进行轧制，终轧温度≥930℃。
[0020]优选的，所述淬火固溶的条件包括：冷速≥5℃/s，入水温度≥900℃，终冷温度≤300℃。
[0021]优选的，得到所述电渣锭后，还包括：将所述电渣锭以45～50℃/h的升温速度加热至1140～1180℃，进行保温；所述保温的时间≥10h，进行锻造成形；所述锻造成形包括依次进行的整形、展宽、拔长和整形；终锻温度≥880℃。
[0022]优选的，所述锻造成形的过程中，当锻件发生温降至880℃时，回炉升温至1140～1180℃，进行保温，所述保温的时间≥1h。
[0023]本专利技术提供了上述技术方案所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢在交通运载装备中的应用。
[0024]本专利技术提供了一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢，本专利技术控制轻质元素Al和C的含量，实现钢材轻量化和高强塑韧性；同时控制Al和C含量提高耐腐蚀性能，适量添加Cr、
Ni、Cu元素，获得稳定的单相奥氏体，抑制点蚀，提高耐蚀性，抑制脆性碳化物，提高钢的耐腐蚀性能以及抗低温冲击(
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40℃及以下)；控制Mn和C含量得到单相奥氏体组织，无晶界碳化物和铁素体；抗低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢，其特征在于，包括以下质量百分含量的化学组分：Mn 19～22％，Al 5.50～6.80％，C 0.70～0.82％，Si 0.50～0.90％，Cr 1.20～2.00％，Ni 0.20～0.40％，Cu 0.20～0.50％，Nb 0.12～0.25％，P≤0.012％，S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢，其特征在于，所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢包括以下质量百分含量的化学组分：Mn 20～21％，Al 6.51～6.79％，C 0.72～0.80％，Si 0.64～0.83％，Cr 1.52～1.61％，Ni 0.24～0.36％，Cu 0.22～0.36％，Nb 0.18～0.20％，P≤0.012％，S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。3.权利要求1或2所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢的化学组分所对应的原料混合，依次进行冶炼和浇注，得到铸锭；将所述铸锭进行电渣重熔，得到电渣锭；将所述电渣锭进行控温轧制，得到轧件；将所述轧件进行淬火固溶，得到耐腐蚀抗低温冲击奥氏体轻质钢。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘日平，王青峰，张新宇，彭嘉婧，胡文俊，王子若，窦云奇，王锁涛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：