一种高强高韧不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高韧不锈钢及其制备方法，通过调节金属元素成分配比、对不锈钢材料浸泡、铸锭浸泡以及经过退火、锻造和轧制等过程，进一步优化不锈钢的组织结构和性能，从而制备出高强高韧的不锈钢材料，高强高韧不锈钢化学成分如下：Cr、C、Mn、Mo、Ni、Ce、V、Nb、Si、S、P、Fe及不可避免的杂质元素。一种高强高韧不锈钢制备方法包括以下步骤：S1、加热熔解得到熔清钢液；S2、将熔清钢液进行控温浇铸，得到铸锭；S3、进行退火处理，得到退火铸锭；S4、进行锻造，得到锻造铸锭；S5、进行轧制，得到高强高韧不锈钢。属于先进钢铁材料的技术领域。不锈钢。属于先进钢铁材料的技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于先进钢铁材料的
，涉及一种高强高韧不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球工业化的迅猛发展，极端苛刻的服役环境对材料的性能要求很高，经常需要使用昂贵的镍基耐蚀合金或钛合金。为了寻找廉价的替代材料，国内外材料研发者们开发出了一种全新的不锈钢
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超级奥氏体不锈钢。之所以称之为“超级”是因为高的合金含量及合金元素间的协同作用使其在恶劣环境中(含氯离子酸中、海水、应力、低速冲刷等)具有十分优异的耐腐蚀性能。此外，超级奥氏体不锈钢还具有良好的综合力学性能，解决了传统奥氏体不锈钢强度不足的问题。法国和瑞典首次开发出了904L超级奥氏体不锈钢。通过相似的方法，美国也成功研制出20号合金，其合金含量为20%Cr、2.5%Mo、30%Ni和3.5%Cu。随着氩
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氧脱碳精炼技术的迅速发展，904L被广泛应用在化工、纸浆等领域。但当Cr≥15％时，会使材料韧性下降。440C及国产9Cr18MoV的不锈钢虽然硬度可以达到61HRC，但是硬度越高，其韧性越低。因此在制造有韧性要求的钢材时，实际使用硬度范围大多在56～59HRC。另一方面，当碳含量超过0.7％时碳容易和铬形成共晶碳化物，在开刃时可能会产生刃缺口。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高强高韧不锈钢及其制备方法，通过调节金属元素成分配比、对不锈钢材料浸泡、铸锭浸泡以及经过退火、锻造和轧制等过程，进一步优化不锈钢的组织结构和性能，从而制备出高强高韧的不锈钢材料。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强高韧不锈钢，所述高强高韧不锈钢按照元素组分重量百分比计算，其化学成分如下：Cr：13
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14.5％；C：0.55
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0.65％；Mn：0.32
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0.52％；Mo：0.65
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1.10％；Ni：0.7
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1.20％；V：0.12
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0.32％；Nb：0.04
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0.12％；Si：0.12
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0.35％；S<0.01％；P<0.02％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。
[0005]本专利技术方案还公开了一种高强高韧不锈钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、按照元素组分重量百分比计算，制备化学成分如下的不锈钢材料：Cr：13
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14.5％，C：0.55
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0.65％，Mn：0.32
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0.52％，Mo：0.65
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1.10％，Ni：0.7
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1.20％，V：0.12
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0.32％，Nb：0.04
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0.12％，Si：0.12
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0.35％，S<0.01％，P<0.02％，其余为Fe，将上述材料升温加热并控压，得到熔清钢液；S2、将熔清钢液进行控温浇铸，得到铸锭；S3、将铸锭从室温加热保温，冷却至室温，得到退火铸锭；S4、对退火铸锭升温保温后进行锻造，空冷至室温，得到锻造铸锭；
S5、对锻造铸锭加热保温后进行轧制，得到高强高韧不锈钢。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述制备方法在步骤S1中的升温加热之前还包括对不锈钢材料加入稳定剂进行浸泡，所述稳定剂质量占所述不锈钢材料总质量的0.1
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0.5%，所述稳定剂为0.01
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0.1mol/L浓度的氨基酸溶液，所述氨基酸为丙氨酸、丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸、神经氨酸和青霉胺中的一种或多种。
[0007]在步骤S1中，通过调节金属元素成分和加入氨基酸溶液来提高不锈钢的成分均匀性和纯度；氨基酸能与部分金属元素形成复合物，增加了晶体的密度和稳定性，提高了钢的硬度和韧性；如氨基酸采用丙氨酸和丝氨酸按质量比1：1混合，丙氨酸和丝氨酸助于稳定钢水，防止包气带等缺陷的产生；通过添加Mo、V元素，以及丝氨酸和丙氨酸组合成的混合液，有协同增效提高不锈钢的强度和韧性；作为本专利技术的一种优选技术方案，所述制备方法在步骤S3之前还包括将铸锭浸泡在有机酸溶液中，所述浸泡时间为10
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30min，所述有机酸质量占所述铸锭总质量的0.1
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0.5%，所述有机酸含有碳原子个数为15
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18个，所述有机酸溶液的浓度为0.01
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0.2mol/L；进一步地，所述有机酸为十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸和十八烷酸中的一种或多种。
[0008]上述方案中，通过浸泡有机酸来清洁铸锭表面，提高铸锭的表面质量。有机酸溶液的作用是与铸锭表面的氧化膜起化学反应，在铸锭表面形成一层保护膜，能有效防止铸锭在锻造过程中发生氧化，能够增加不锈钢的耐腐蚀性和抗氧化性；作为本专利技术的一种优选技术方案，在步骤S1中，所述升温加热条件为加热至熔解，所述控压条件为调节至8
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10Pa。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，在步骤S2中，所述控温浇铸条件为在温度1500
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1550℃下进行浇铸；优选的，所述控温浇铸条件为在温度1510~1530℃下进行浇铸。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，在步骤S3中，所述加热保温条件为在1280
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1300℃下保温10
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12h，所述冷却条件为冷却至1000
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1050℃后再空冷至室温；在步骤S3中，通过退火来提高铸锭的晶粒度和均匀性，并消除内部的残余应力，退火能够让铸锭内部的晶粒再结晶，排除空隙，形成均匀的组织结构，另外退火工序能促进Mn、Ni元素的协同增效的作用，能够增加不锈钢的塑性和韧性；退火工序采用高温保温有助于晶粒的长大，从而提高不锈钢的韧性。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，在步骤S4中，所述升温保温条件为随炉升温至1200℃保温1
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1.5h，所述锻造条件为终锻温度为1100
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1300℃。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，在步骤S5中，所述加热保温条件为在温度1200℃下保温1
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1.5h，使钢在锻造过程产生的二次析出相充分固溶到基体中，所述轧制条件为初轧温度为1200℃，终轧温度为1100℃。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术方案通过调节金属元素成分配比、对不锈钢材料浸泡、铸锭浸泡以及经过退火、锻造和轧制等过程，进一步优化不锈钢的组织结构和性能，从而制备出高强高韧的不锈钢材料。
具体实施方式
[0014]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0015]实施例1
[0016]一种高强高韧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧不锈钢，其特征在于，所述高强高韧不锈钢按照元素组分重量百分比计算，其化学成分如下：Cr：13
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14.5％；C：0.55
‑
0.65％；Mn：0.32
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0.52％；Mo：0.65
‑
1.10％；Ni：0.7
‑
1.20％；Ce：0.01
‑
0.08％；V：0.12
‑
0.32％；Nb：0.04
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0.12％；Si：0.12
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0.35％；S<0.01％；P<0.02％；其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述高强高韧不锈钢的制备方法，包括以下步骤：S1、按照元素组分重量百分比计算，制备化学成分如下的不锈钢材料：Cr：13
‑
14.5％，C：0.55
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0.65％，Mn：0.32
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0.52％，Mo：0.65
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1.10％，Ni：0.7
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1.20％，Ce：0.01
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0.08%，V：0.12
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0.32％，Nb：0.04
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0.12％，Si：0.12
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0.35％，S<0.01％，P<0.02％，其余为Fe，将上述材料升温加热并控压，得到熔清钢液；S2、将熔清钢液进行控温浇铸，得到铸锭；S3、将铸锭从室温加热保温，冷却至室温，得到退火铸锭；S4、对退火铸锭升温保温后进行锻造，空冷至室温，得到锻造铸锭；S5、对锻造铸锭加热保温后进行轧制，得到高强高韧不锈钢；所述制备方法在步骤S1中的升温加热之前还包括对不锈钢材料加入稳定剂进行浸泡，所述稳定剂质量占所述不锈钢材料总质量的0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁保华，
申请(专利权)人：广东神和新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：