一种马氏体不锈钢及其制备方法及应用技术

本申请的实施例提出一种马氏体不锈钢，按照重量百分比计，马氏体不锈钢包括：Cr 11.5

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体不锈钢及其制备方法及应用


[0001]本申请涉及新型结构材料
，具体涉及一种马氏体不锈钢及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]以17
‑
4PH为代表的马氏体沉淀硬化不锈钢，C含量较低，同时Cr、Ni、Cu含量较高，焊接性好且具有高的机械性能和较好的耐腐蚀性，被广泛应用于石油、化工和核工业等行业。
[0003]但17
‑
4PH不锈钢在核电站长时间服役后产生明显的热时效脆化现象，体现为硬度、强度的增加，伸长率和面缩率的下降以及夏比冲击功的迅速下降，进而影响17
‑
4PH不锈钢的使用寿命。
[0004]因此，有必要对马氏体不锈钢的成分进行针对性设计，以改善马氏体不锈钢的热时效脆化行为。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了改善马氏体不锈钢的热时效脆化行为，本申请提出了一种马氏体不锈钢、制备方法及应用，通过对马氏体不锈钢的成分进行针对性设计，获得具有高强度和抗热老化脆性的马氏体不锈钢，以期解决上述技术问题的至少之一。
[0006]作为本申请的第一方面，提供了一种马氏体不锈钢，按照重量百分比计，马氏体不锈钢包括：Cr 11.5
‑
13.5％，Ni7.5
‑
8.5％，Al0.75
‑
0.85％，Cu0.75
‑
0.85％，W 1.0
‑
1.5％，Mo 0.5
‑
0.75％，Si 0.2
‑
>0.5％，V 0
‑
0.3％，Nb 0
‑
0.3％，B 0
‑
0.005％，C 0.02
‑
0.03％，其余为Fe。
[0007]根据本申请的实施例，按照重量百分比计，马氏体不锈钢包括：Cr12
‑
13％，Ni 8
‑
8.5％，Al 0.8
‑
0.85％，Cu 0.8
‑
0.85％，W 1.2
‑
1.3％，Mo 0.6
‑
0.7％，Si 0.3
‑
0.4％，V 0
‑
0.2％，Nb 0
‑
0.2％，B 0.001
‑
0.004％，C 0.02
‑
0.03％，其余为Fe。
[0008]根据本申请的实施例，马氏体不锈钢中，Ni与Al的含量比值包括(9.5
‑
10.5):1；Al与Cu的含量比值包括(0.95
‑
1.05):1；W与Mo的含量比值包括(1.8
‑
2.1)：1；V与C的含量比值包括(0
‑
15):1；Nb与C的含量比值包括(0
‑
10):1。
[0009]根据本申请的实施例，马氏体不锈钢中，Ni与Al的含量比值包括10:1；Al与Cu的含量比值包括1:1；W与Mo的含量比值包括2:1；V与C的含量比值包括10:1；Nb与C的含量比值包括10:1。
[0010]作为本申请的第二方面，提供了一种马氏体不锈钢的制备方法，包括：
[0011]将马氏体不锈钢的原料通过熔炼炉进行熔炼，得到铸锭工件；
[0012]对铸锭工件进行锻造处理，得到锻造处理后的铸锭工件；
[0013]对锻造处理后的铸锭工件进行多步热加工处理，得到马氏体不锈钢。
[0014]根据本申请的实施例，将马氏体不锈钢的原料通过熔炼炉进行熔炼，得到铸锭工
件，包括：
[0015]将马氏体不锈钢的原料Ni、Al、Cu进行熔炼，得到熔体Ⅰ；
[0016]将熔体I与马氏体不锈钢的剩余原料合并熔炼，得到铸锭工件。
[0017]根据本申请的实施例，对铸锭工件进行锻造处理，得到锻造处理后的铸锭工件，包括：
[0018]利用正交锻造方法对铸锭工件进行锻造处理，得到锻造处理后的铸锭工件。
[0019]根据本申请的实施例，锻造处理的温度包括：1100
‑
1200℃，锻造处理的时间包括：0.5
‑
1.5h，锻造比包括：(2.5
‑
3.5):1。
[0020]根据本申请的实施例，对锻造处理后的铸锭工件进行多步热加工处理，得到马氏体不锈钢，包括：
[0021]将锻造处理后的铸锭工件于第一温度下进行固溶处理；
[0022]将固溶处理后的铸锭工件进行冷轧处理，其中，冷轧处理后的铸锭工件的变形量控制在预设范围；
[0023]将冷轧处理后的铸锭工件在第二温度下时效第一时长后，调整第二温度至第三温度，并在第三温度下时效第二时长，得到马氏体不锈钢，其中，第三温度大于第二温度。
[0024]根据本申请的实施例，第一温度包括：1000
‑
1100℃；第二温度包括：520
‑
550℃；第三温度包括：580
‑
610℃。
[0025]根据本申请的实施例，第一时长包括：8
‑
10h，第二时长包括：2
‑
5h。
[0026]根据本申请的实施例，变形量的预设范围包括：20
‑
30％。
[0027]作为本申请的第三方面，提供了一种利用马氏体不锈钢制备得到的核反应堆的阀杆。
[0028]根据本申请的实施例，通过对马氏体不锈钢的成分进行针对性设计，降低了Cr、Cu含量，适当提高了Ni含量，同时添加少量Al、W、Mo等元素，从而控制析出Ni
‑
Al强化相弥补减少Cu的强化作用，并利用Ni
‑
Al相与Cu析出相的相互作用，降低了Cu析出相的粗化速率；另外，降低Cr含量避免对塑韧性危害极大的富Cr相(α
’
相)的析出。本申请提出的成分设计使获得的马氏体不锈钢具有高强度和抗热老化脆性，在480℃以下长时间服役时不会出现热老化脆化问题，能够满足核工业及其它工业领域对安全长效的阀杆等结构材料的性能要求，具有广阔的发展和应用前景。
附图说明
[0029]图1为根据本申请实施例的马氏体不锈钢的制备流程图；
[0030]图2为根据本申请实施例的马氏体不锈钢的热加工处理流程图；
[0031]图3为根据本申请另一实施例的马氏体不锈钢的制备流程图。
具体实施方式
[0032]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马氏体不锈钢，按照重量百分比计，所述马氏体不锈钢包括：Cr 11.5
‑
13.5％，Ni7.5
‑
8.5％，Al0.75
‑
0.85％，Cu0.75
‑
0.85％，W 1.0
‑
1.5％，Mo 0.5
‑
0.75％，Si0.2
‑
0.5％，V 0
‑
0.3％，Nb 0
‑
0.3％，B 0
‑
0.005％，C 0.02
‑
0.03％，其余为Fe。2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢，其中，按照重量百分比计，所述马氏体不锈钢包括：Cr 12
‑
13％，Ni8
‑
8.5％，Al 0.8
‑
0.85％，Cu 0.8
‑
0.85％，W 1.2
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1.3％，Mo 0.6
‑
0.7％，Si0.3
‑
0.4％，V 0
‑
0.2％，Nb 0
‑
0.2％，B0.001
‑
0.004％，C 0.02
‑
0.03％，其余为Fe。3.根据权利要求1或2所述的马氏体不锈钢，其中，所述马氏体不锈钢中，所述Ni与所述Al的含量比值包括(9.5
‑
10.5):1；所述Al与所述Cu的含量比值包括(0.95
‑
1.05):1；所述W与所述Mo的含量比值包括(1.8
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2.1)：1；所述V与所述C的含量比值包括(0
‑
15):1；所述Nb与所述C的含量比值包括(0
‑
10):1。4.根据权利要求3所述的马氏体不锈钢，其中，所述马氏体不锈钢中，所述Ni与所述Al的含量比值包括10:1；所述Al与所述Cu的含量比值包括1:1；所述W与所述Mo的含量比值包括2:1；所述V与所述C的含量比值...

【专利技术属性】
技术研发人员：白冰，张长义，杨文，贺新福，柯艺璇，周张健，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：