一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法，其中奥氏体不锈钢棒材包括按重量百分比计的如下成分：C≤0.030％、S：0.015～0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、Cr：16.50～18.00％、Ni：10.50～14.00％、Mo：2.00～2.50％、Ti≥5C～0.7％，余量为Fe及其他不可避免地杂质。本发明专利技术基于18

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，更具体地说，涉及一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法，该奥氏体不锈钢棒材具有的抗晶间腐蚀性能和易切削性能，可应用于航空航天领域、石油、化工、能源和动力等领域。

技术介绍

[0002]奥氏体不锈钢1913年在德国问世，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70％。早期的奥氏体不锈钢主要是18
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8型Cr
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Ni奥氏体不锈钢，即Cr在奥氏体不锈钢的含量约为18％，Ni的含量为8％的奥氏体不锈钢，简称18
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8钢，其特点是碳含量小于0.1％，利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织，由于它具有优良的耐腐蚀性，较好的力学性能，因而广泛应用于航空航天、石油化工以及核电能源等领域。
[0003]由于冶炼水平有限，早期奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀能力差，工业界通过向不锈钢中加入Ti、Nb等元素，来提高不锈钢的耐晶间腐蚀能力；但含Ti、Nb的不锈钢焊接性能较差，焊接后会产生腐蚀等缺陷，同时给冶炼带来困难；因此上世纪七十年代，欧美开发了新的二次精炼方法AOD和VOD工艺，成功用于超低碳不锈钢生产，大大降低了不锈钢的含碳量，从根本上降低和阻止了Cr23C6的晶界析出，解决了奥氏体不锈钢晶间腐蚀。
[0004]虽然，奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，但也存在易切削性不好的弊端，主要因为奥氏体不锈钢强度、硬度不高，塑性较大，韧性好，机械加工时切削力大而不易排屑。奥氏体不锈钢导热性差，切削温度高及热强度高，使得刀具易磨损，切屑对刀口粘附严重，易产生积屑流，从而影响加工尺寸的精度及表面粗糙度。添加S和Ti后，易切削性能和耐腐蚀性增大、但是会降低材料的纯净度，在大规格棒材生产过程中这些问题尤为突出，无法满足工业界，特别是航空航天领域里结构部件的长寿命和高可靠性的要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法，基于18
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8型奥氏体不锈钢进行改良，增加硫、钛，使得改良后的奥氏体不锈钢棒材具有良好的抗晶间腐蚀性能，切削性能，棒材的夹杂物水平不低于同等类型钢种，可应用于对耐腐蚀性能和易切削性能都有较高要求的航空航天领域，也可应用于石油、化工、能源和动力领域。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种奥氏体不锈钢棒材，包括按重量百分比计的如下成分：C≤0.030％、S：0.015～0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、Cr：16.50～18.00％、Ni：10.50～14.00％、Mo：2.00～2.50％、Ti≥5C～0.7％，余量为Fe及其他不可避免地杂质。
[0008]优选地，所述奥氏体不锈钢棒材的耐用度≥1.35。
[0009]本专利技术第二方面提供了一种奥氏体不锈钢棒材的制备方法，包括以下步骤：
[0010]采用EF初炼、AOD炉精炼、LF炉精炼，获得与本专利技术第一方面所述的奥氏体不锈钢棒材成分相同的不锈钢铸锭；
[0011]将所述不锈钢铸锭加热至1100～1200℃并保温8～10h，然后进行锻造或轧制得到奥氏体不锈钢棒材。
[0012]本专利技术第三方面提供了一种奥氏体不锈钢棒材的制备方法，包括以下步骤：
[0013]采用EF初炼、AOD炉精炼、LF炉精炼，获得与本专利技术第一方面所述的奥氏体不锈钢棒材成分相同的不锈钢铸锭；
[0014]将所述不锈钢铸锭加热至1100～1200℃并保温8～10h，然后经镦粗、开坯锻造，得到中间锻坯；
[0015]将所述中间锻坯加热至1000～1180℃并保温3～5h，然后进行锻造或轧制得到奥氏体不锈钢棒材。
[0016]优选地，采用EF初炼、AOD精炼、LF精炼后，再进行电渣重熔冶炼得到所述不锈钢铸锭。
[0017]优选地，所述EF初炼过程中，控制C含量≤2.50wt％，Ni含量为9.00～10.50wt％，Cr含量为14.00～16.00wt％；和/或
[0018]所述LF精炼过程中，控制Ti含量≥5C～0.7wt％,S含量为0.015～0.030wt％。
[0019]优选地，其特征在于，所述AOD精炼过程中，控制终点C含量≤0.01wt％。
[0020]优选地，从所述不锈钢铸锭到所述奥氏体不锈钢棒材的总形变比≥4。
[0021]优选地，所述电渣重熔冶炼过程中，控制熔速为11kg/min。
[0022]优选地，所述开坯锻造过程中，开锻温度为≥1000℃，终锻温度为≥850℃。
[0023]本专利技术的奥氏体不锈钢棒材成分设计以及设计原理如下:本专利技术是在18
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8型奥氏体不锈钢316基础上增加Ti和S的含量，而发展起来的新钢种，它比316等不锈钢具有更好的耐蚀性和易切削性能，且焊接性能良好，无晶间腐蚀倾向。与常规316相比，本专利技术的耐蚀性和易切削性能更强；
[0024]本专利技术主要涉及碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、钼(Mo)、钛(Ti)等元素，它们对本专利技术的影响如下：
[0025]碳(C)是一种间隙固溶元素，可以显著提高钢的基体强度，它可以稳定奥氏体，抑制铁素体形成；但它在奥氏体和铁素体中的溶解度有限，过高的碳含量会降低钢的韧性，而且会导致热处理过程中析出M
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C6型碳化物，降低钢的耐晶间腐蚀性能。因此本专利技术中碳含量控制在0.030wt％以下。
[0026]铬(Cr)是一种铁素体稳定化元素，它在不锈钢中主要提高耐腐蚀性和抗氧化性，研究表明钢中最少含有10.5wt％的Cr才能形成保护钢不受大气腐蚀的稳定的钝化膜；不锈钢的耐蚀性能随Cr的含量提高而增强；但过高的Cr含量会促进有害相生成，降低不锈钢的热加工性能，同时在冶炼时还容易导致金属偏析的发生，因此本专利技术的铬含量控制在16.50～18.00wt％。
[0027]镍(Ni)是一种奥氏体稳定化元素，可以扩大奥氏体相区，降低铁素体含量。镍能改善铬的氧化膜成分、结构和性能，从而提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀和耐氧化性，另外还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向，并且防止冷加工过程中形变马氏体的出现；但过高的镍含量会导致生产成本上升，综合考虑，本专利技术的镍含量控制在Ni：10.50～
14.00wt％。
[0028]硅(Si)主要是在熔炼期间作为脱氧剂使用，且可以强化基体、提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；但是硅含量过高会导致有害相析出，降低钢的热加工性能和韧性。因此本专利技术硅含量控制在1.00wt％以下。
[0029]锰(Mn)是是一种奥氏体稳定化元素，可以扩大奥氏体相区，它是良好的脱氧剂与脱硫剂，在工业用钢中通常都含有一定量的锰。在不锈钢中，锰能够代替部分镍来稳定奥氏体，降低生产成本，而且能提高钢中氮含量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢棒材，其特征在于，包括按重量百分比计的如下成分：C≤0.030％、S：0.015～0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、Cr：16.50～18.00％、Ni：10.50～14.00％、Mo：2.00～2.50％、Ti≥5C～0.7％，余量为Fe及其他不可避免地杂质。2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢棒材，其特征在于，所述奥氏体不锈钢棒材的耐用度≥1.35。3.一种奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用EF初炼、AOD炉精炼、LF炉精炼，获得与权利要求1所述的奥氏体不锈钢棒材成分相同的不锈钢铸锭；将所述不锈钢铸锭加热至1100～1200℃并保温8～10h，然后进行锻造或轧制得到奥氏体不锈钢棒材。4.一种奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用EF初炼、AOD炉精炼、LF炉精炼，获得与权利要求1所述的奥氏体不锈钢棒材成分相同的不锈钢铸锭；将所述不锈钢铸锭加热至1100～1200℃并保温8～10h，然后经镦粗、开坯锻造，得到中间锻坯；将所述中间锻坯加热至1000～1180℃并保温3～5h...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明明，丁毅，周灿栋，庄伟，蔡灵，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：