一种耐蚀抗菌马氏体不锈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蚀抗菌马氏体不锈钢及其制备方法和应用，属于钢铁材料技术领域。本发明专利技术提供的耐蚀抗菌马氏体不锈钢以质量百分含量计，包括以下元素：C 0.25~0.4%；Mn 0.1~0.3%；Cr 14.5~16.5%；Si 0.1~1%；Mo 1~1.5%；N 0.3~0.45%；Ni 0.5~1.5%；Ag 0.08~0.15%；Y 0.02~0.06%；S≤0.005%；P≤0.01%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。本发明专利技术提供的耐蚀抗菌马氏体不锈钢具有高硬度以及良好的耐腐蚀性和抗菌性能。性和抗菌性能。性和抗菌性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钢铁材料
，特别涉及一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近些年来，由细菌引起的食物中毒事件多有发生。同时，由于手术器械被细菌感染而引起患者手术切口感染的事件也时常发生。这些事件的发生，与日常生活中的不锈钢餐具和医疗卫生行业的手术器具密不可分。所以，抗菌不锈钢在市场上的需求越来越大。
[0003]通过添加一定量的银、铜等具有抗菌功能的合金元素，并且控制铸造、锻压、轧制等热加工和后续热处理过程，使其在不锈钢基体中以一定大小、形态，均匀弥散地析出，即可得到抗菌不锈钢。银的抗菌性能最强，溶出的银离子容易被一些细菌无选择性地吸附，约束细菌的活动，从而使细菌的生存环境紊乱失调，抑制细菌呼吸；银离子还会引起细胞壁和细胞膜变形，从而使蛋白质和酶的作用受阻，破坏代谢功能，最终导致细菌死亡。
[0004]近些年，人们在5Cr15Mo、9Cr18Mo马氏体不锈钢中添加Cu或Ag，开发出抗菌马氏体不锈钢。但由于该类马氏体不锈钢的耐腐蚀性能较差，钢中的银或ε
‑
Cu析出相会进一步恶化耐腐蚀性能。针对含铜抗菌马氏体不锈钢，为了析出ε
‑
Cu抗菌相，需在较高温度下回火，但是这会大幅降低钢的硬度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢及其制备方法和应用，本专利技术提供的耐蚀抗菌马氏体不锈钢具有高硬度以及良好的耐腐蚀性和抗菌性能。<br/>[0006]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：本专利技术提供了一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢，以质量百分含量计，包括以下元素：C
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0.25~0.4%；Mn
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0.1~0.3%；Cr
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14.5~16.5%；Si
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0.1~1%；Mo
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1~1.5%；N
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0.3~0.45%；Ni
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0.5~1.5%；Ag
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0.08~0.15%；Y
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0.02~0.06%；S
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≤0.005%；P
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≤0.01%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
[0007]优选的，包括以下元素：
C
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0.35~0.4%；Mn
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0.1~0.2%；Cr
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15.5~16%；Si
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0.1~0.4%；Mo
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1.2~1.4%；N
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0.35~0.4%；Ni
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0.8~1.2%；Ag
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0.1~0.13%；Y
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0.04~0.05%；S
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≤0.003%；P
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≤0.008%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
[0008]优选的，所述耐蚀抗菌马氏体不锈钢的耐点蚀当量指数PREN≥23，所述耐点蚀当量指数PREN=%Cr+3.3
×
%Mo+16
×
%N，且170≤PREN/%Ag≤280。
[0009]本专利技术提供了一种上述耐蚀抗菌马氏体不锈钢的铸锭的制备方法，包括以下步骤：（1）提供含有目标元素的原料，包括铁原料、铬原料、钼原料、镍原料、碳原料、锰原料、硅原料、银原料和钇原料；（2）将铁原料、铬原料、钼原料和镍原料真空熔化，向所得熔料中加入碳原料进行碳脱氧反应，得到脱氧熔料；（3）在通入氮气的条件下使压力达到冶炼压力P1，向所述脱氧熔料中依次加入锰原料、硅原料、银原料和钇原料，进行冶炼，得到冶炼料；（4）在通入氮气的条件下使压力达到浇铸压力P2，对所述冶炼料进行浇铸，得到所述铸锭。
[0010]优选的，所述冶炼压力P1按照式1所示关系得到：
ꢀꢀ
式1；式1中，P1为冶炼压力，MPa；P
θ
为标准大气压；T为冶炼温度，K；A为氮的活度；所述氮的活度A按照式2所示关系得到： 式2；所述冶炼温度为1530~1570℃。
[0011]优选的，所述浇铸压力P2按照式3所示关系得到：P2=[(0.15~0.20)P1/P
θ
+(0.20~0.70)]ꢀꢀ
式3；
式3中，P1为冶炼压力，MPa；P2为浇铸压力；P
θ
为标准大气压；所述浇铸的温度为1530~1550℃。
[0012]本专利技术提供了上述耐蚀抗菌马氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：按照上述方法制备含有目标元素的铸锭；对所述铸锭依次进行锻造和热处理，得到耐蚀抗菌马氏体不锈钢；所述热处理包括依次进行的球化退火、淬火、深冷和回火。
[0013]优选的，所述锻造的始锻温度为1140~1160℃，终锻温度为950~1000℃；锻造比为3~5。
[0014]优选的，所述球化退火包括第一阶段球化退火和第二阶段球化退火，所述第一阶段球化退火的温度为860~880℃，保温时间为4~6h；所述第二阶段球化退火的温度为680~720℃，保温时间为2~4h；所述淬火的温度为1010~1030℃，保温时间为0.5~1h；所述深冷在液氮环境下进行，所述深冷的保温时间为1~2h；所述回火的温度为200~300℃，保温时间为1.5~2.5h；所述回火的次数为2次。
[0015]本专利技术提供了上述耐蚀抗菌马氏体不锈钢作为食品用钢或医疗器械用钢的应用。
[0016]本专利技术提供了一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢，以质量百分含量计，包括以下元素：C 0.25~0.4%；Mn 0.1~0.3%；Cr 14.5~16.5%；Si 0.1~1%；Mo 1~1.5%；N 0.3~0.45%；Ni 0.5~1.5%；Ag 0.08~0.15%；Y 0.02~0.06%；S≤0.005%；P≤0.01%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。本专利技术提供的耐蚀抗菌马氏体不锈钢中含有0.25~0.40%的碳、0.30~0.45%的氮，在此条件下，部分碳和氮以固溶原子形式存在，部分碳和氮以碳氮化物析出相的形式存在，使得抗菌马氏体不锈钢具有高硬度。
[0017]本专利技术提供的耐蚀抗菌马氏体不锈钢中含有14.5~16.5%的铬、1.0~1.5%的钼、0.30~0.45%的氮、0.02~0.06%的钇、0.5~1.5%的镍，与现有抗菌马氏体不锈钢相比，具有优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀抗菌马氏体不锈钢，以质量百分含量计，包括以下元素：C
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0.25~0.4%；Mn
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0.1~0.3%；Cr
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14.5~16.5%；Si
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0.1~1%；Mo
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1~1.5%；N
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0.3~0.45%；Ni
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0.5~1.5%；Ag
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0.08~0.15%；Y
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0.02~0.06%；S
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≤0.005%；P
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≤0.01%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的耐蚀抗菌马氏体不锈钢，其特征在于，包括以下元素：C
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0.35~0.4%；Mn
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0.1~0.2%；Cr
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15.5~16%；Si
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0.1~0.4%；Mo
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1.2~1.4%；N
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0.35~0.4%；Ni
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0.8~1.2%；Ag
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0.1~0.13%；Y
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0.04~0.05%；S
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≤0.003%；P
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≤0.008%；余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1或2所述的耐蚀抗菌马氏体不锈钢，其特征在于，所述耐蚀抗菌马氏体不锈钢的耐点蚀当量指数PREN≥23，所述耐点蚀当量指数PREN=%Cr+3.3
×
%Mo+16
×
%N，且170≤PREN/%Ag≤280。4.一种权利要求1~3任意一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李花兵，冯浩，马洪祥，姜周华，路鹏冲，朱红春，张树才，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：