【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于黑色金属材料，特别涉及一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢及其制造方法。
技术介绍
1、应力腐蚀是不锈钢失效中发生次数最多，后果最严重的腐蚀形式。cr13系马氏体不锈钢常用于制造汽轮机叶片，工作环境充满大量蒸汽，同时还要承受巨大的离心力，因而，应力腐蚀成为其主要失效形式，给cr13马氏体不锈钢的安全服役带来严峻挑战。
2、专利cn1729306a公开了一种耐二氧化碳气体腐蚀性及耐硫化物应力腐蚀破裂性优良的高强度马氏体不锈钢，通过特定成分限定，将金属组织主要由回火马氏体、碳化物、laves相或σ相等金属间化合物构成，使马氏体不锈钢具有0.2％耐力在860mpa以上的高强度，且具有优良的耐二氧化碳气体腐蚀性及耐硫化物应力腐蚀破裂性。该技术并未解决高温环境下马氏体不锈钢的耐应力腐蚀问题。
3、专利cn109735694 a公开了一种低碳马氏体不锈钢的热处理方法，通过调整热处理工艺，控制钢中逆转变奥氏体含量和形态，降低湿硫化氢应力腐蚀开裂敏感性。专利cn112410687 a公开了一种耐硫化物应力腐蚀的马氏体不锈钢材料及其制备方法，通过控制材料中主要成分的含量，尤其是铬、镍、氮元素含量，进而控制铬当量、镍当量和铬、镍当量比值，从而获得一定含量的逆转变奥氏体来保证不锈钢材料的耐硫化物应力腐蚀开裂性能。然而逆转变奥氏体的机械稳定性较差，经冷加工后易转变为形变马氏体，反而加剧了应力腐蚀敏感性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比，包含：0.10～0.20％的c；0.2～0.5％的si；0.4～0.8％的mn；≤0.030％的p；≤0.005％的s；11.5～13.0％的cr；0.006％～0.012％的ce；0.15％～0.35％的al；0.08-0.15％的ta；0.005-0.010％的zr；0.04％～0.08％的n；余量为fe和不可避免的杂质。
4、进一步地，(ta+zr+al)/n：4.0～7.5
5、进一步地，所述不锈钢表面具有一层钝化膜ta3n5，显微组织为回火马氏体+6～9vol.％的稳定残余奥氏体。
6、进一步地，钢板厚度为25～100mm。
7、进一步地，所述不锈钢的屈服强度≥919mpa、抗拉强度≥1126mpa、延伸率≥17％、室温冲击功≥94j。
8、进一步地，所述不锈钢在载荷650mpa，腐蚀介质为≥95℃氯离子浓度10mg/l水溶液环境下应力腐蚀开裂时间≥192h。
9、采用上述成分设计理由如下：
10、c：0.10％～0.20％
11、c是实现马氏体不锈钢奥氏体化的重要元素，但c会促使合金碳化物生成，造成贫cr，影响钢的耐腐蚀性能。因此，本专利技术控制钢中c含量在0.10～0.20％范围内。
12、si：0.2％～0.5％
13、si对钢液有良好的脱氧作用，但在应力腐蚀条件下，si易与o结合生成sio2富集在应力裂纹萌生处，加速裂纹扩展速率，因此，本专利技术控制钢中si含量在0.2～0.5％范围内。
14、mn：0.4％～0.8％
15、mn可提高钢的强度及淬透性，mn含量增高会使钢的应力腐蚀敏感性增大。本专利技术mn含量控制在0.4～0.8％。
16、p≤0.030％
17、p是钢中的有害元素，容易造成钢的冷脆性，然而p含量控制严格会增加生产成本。因此，本专利技术控制钢中的p含量≤0.030％。
18、s≤0.005％
19、s同样是钢中的有害元素，会严重损害钢的耐腐蚀性能。因此，本专利技术要求钢中s含量≤0.005％。
20、cr：11.5％～13.0％
21、cr能强烈提高铁的钝化能力，对马氏体不锈钢的耐腐蚀性能起着决定性作用，而cr会封闭奥氏体相区，促进铁素体形成，导致钢的强度和冲击韧度下降。因此，本专利技术控制钢中cr含量为11.5～13.0％。
22、ce：0.006％～0.012％
23、稀土元素ce活性较高，较cr更易偏聚于晶界，从而减少贫cr区产生，且ce易与o结合生成高稳定性氧化物保护膜，有利于点蚀性能的提高，但ce作为稀土元素添加过多会导致合金成本增加，因此，本专利技术控制ce含量为0.006％～0.012％。
24、al：0.15％～0.35％
25、al在钢中可以起到固氮的作用，同时，al易富集于不锈钢钝化膜上，增强钝化膜的致密度，从而提高其在点蚀环境中的化学稳定性，但al过量会导致钢水的流动性变差，因此，本专利技术控制al含量为0.15％～0.35％。
26、ta：0.08％～0.15％
27、ta在钢中易与o结合生成多种氧化物，形成氧化物膜层，在常温环境中具有极强的抗腐蚀性能，ta添加量过多易引起偏聚形成高熔点夹杂物，因此，本专利技术控制ta含量为0.08％～0.15％。
28、zr：0.005％～0.010％
29、zr对钢液有较好的脱氧脱硫效果，同时可对位错的滑移起到强烈的钉扎阻碍作用，从而延缓应力裂纹的扩展，但zr作为稀有金属，价格昂贵，因此，本专利技术控制zr含量为0.005％～0.010％。
30、n：0.04％～0.08％
31、n提高不锈钢的抗点蚀能力，但n含量过高会导致疏松和气孔缺陷，本专利技术n含量控制在0.04％～0.08％。
32、(ta+zr+al)/n：4.0～7.5
33、ta在钢中优先与o结合生成以ta2o5为主的抗腐蚀氧化膜层，但在90℃以上该保护膜层便开始分解，而n可与游离态ta结合生成新的钝化膜ta3n5，ta3n5在高温高湿环境中的稳定性更高，一方面al、zr易富集于ta3n5钝化膜层中，增加膜层的致密度，一方面在应力作用下，zr元素对位错滑移起到强烈的钉扎阻碍作用，从而提高了应力腐蚀条件下钝化膜层的抗破裂敏感性。但(ta+zr+al)/n的比例过高会生成大量复合夹杂物，比例过低起不到复合效果。因此，本专利技术控制(ta+zr+al)/n为4.0～7.5。
34、本专利技术技术方案之二是提供一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢及其制造方法，包括：冶炼、连铸、加热、轧制、热处理。
35、冶炼
36、按上述的合金元素配比进行废钢配料，添加碳粉、硅铁经eaf熔炼，再经aod、lf精炼，精炼过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比，包含：0.10％～0.20％的C；0.2％～0.5％的Si；0.4％～0.8％的Mn；≤0.030％的P；≤0.005％的S；11.5％～13.0％的Cr；0.006％～0.012％的Ce；0.15％～0.35％的Al；0.08％～0.15％的Ta；0.005％～0.010％的Zr；0.04％～0.08％的N；余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述(Ta+Zr+Al)/N：4.0～7.5。
3.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢表面具有一层钝化膜Ta3N5，显微组织为回火马氏体+6～9vol.％的稳定残余奥氏体。
4.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，钢板厚度为25～100mm。
5.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢的屈服强度≥919MPa、抗拉强度≥112
6.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢在载荷650Mpa，腐蚀介质为≥95℃氯离子浓度10mg/L水溶液环境下应力腐蚀开裂时间≥192h。
7.一种权利要求1～6任一项所述的耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢的制造方法，生产工艺包括：冶炼、连铸、加热、轧制、热处理，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢的制造方法，所述冶炼过程配料后经EAF熔炼，再经AOD、LF精炼，精炼过程加入Fe-10％Ce中间合金、钽条及锆硅铁，同时吹氩气搅拌以确保Ta、Zr收得率，吹氩流量80～90L/min，最后连铸成板坯。
9.根据权利要求7所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢的制造方法，所述连铸过程采取恒拉速浇铸，拉速控制在1.0～1.2m/min，中间包过热度控制在20～25℃，二冷水比水量控制在0.10～0.15L/kg，同时投入电磁搅拌，电流强度600～800A。
...【技术特征摘要】
1.一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比，包含：0.10％～0.20％的c；0.2％～0.5％的si；0.4％～0.8％的mn；≤0.030％的p；≤0.005％的s；11.5％～13.0％的cr；0.006％～0.012％的ce；0.15％～0.35％的al；0.08％～0.15％的ta；0.005％～0.010％的zr；0.04％～0.08％的n；余量为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述(ta+zr+al)/n：4.0～7.5。
3.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢表面具有一层钝化膜ta3n5，显微组织为回火马氏体+6～9vol.％的稳定残余奥氏体。
4.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，钢板厚度为25～100mm。
5.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀性能优良的马氏体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢的屈服强度≥91...
【专利技术属性】
技术研发人员：范刘群，左羽剑，徐海健，庞宗旭，黄健，张建平，隋轶，渠秀娟，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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