【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高氮不锈钢，尤其涉及一种超高氮奥氏体不锈钢及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在奥氏体不锈钢中加入氮元素可替代镍元素提高奥氏体的稳定性，减少镍元素的使用，降低奥氏体不锈钢的制造成本。同时，氮固溶到奥氏体中可显著改善硬度、强度和耐蚀性。在航空航天、海洋装备、医疗器械、化工等领域广泛应用。
2、在含氮不锈钢中，一般将氮含量在0.4wt.％以上的不锈钢称为高氮不锈钢，氮含量在1.0wt.％以上的称为超高氮不锈钢。为了提高氮在不锈钢中的溶解度，通常在不锈钢中添加较高含量的cr、mn、mo等合金元素，再通过熔炼的冶金工艺最高可制备得到接近0.9wt.％含氮量的高氮不锈钢，但较多cr、mn、mo等合金元素的添加和复杂的制备工艺，会大幅度提升高氮不锈钢的制备成本。
3、相对于传统熔炼的冶金工艺，粉末冶金的方法更容易制备得到超高氮含量的不锈钢，甚至可制备得到氮含量超过3.0wt.％的不锈钢材料。但是，粉末冶金的方法容易产生氮化物析出，尤其是含cr的氮化物析出，大量含cr的氮化物析出会造成不锈钢基体贫cr，导致不锈钢基体的耐蚀性下降。
4、因此，如何在避免大量氮化物析出的条件下制备得到含有超高氮含量的奥氏体不锈钢，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种超高氮奥氏体不锈钢及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法制备得到的超高氮奥氏体不锈钢中氮含量高，同时仅有少量的氮化物析出，且超高氮奥氏体不锈钢具有优异的力学
2、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：
3、本专利技术提供了一种超高氮奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)对马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末进行气体渗氮，得到渗氮粉末；
5、(2)对所述步骤(1)得到的渗氮粉末依次进行预压制成型和放电等离子体烧结，得到超高氮奥氏体不锈钢。
6、优选地，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的成分包括：cr：14.0～16.0wt.％，ni：3～5wt.％，cu：3～5wt.％，mn：1.0～1.5wt.％，si：0.8～1.0wt.％，nb：0.3～0.5wt.％，c：0.03～0.05wt.％，p：≤0.015wt.％，s：≤0.015wt.％和余量的fe。
7、优选地，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末为平均粒径35～50μm的球形粉末。
8、优选地，所述步骤(1)中气体渗氮的方式为：将马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末平铺在不锈钢丝网上，然后将铺设马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的不锈钢丝网分层放在工装上，最后将放置不锈钢丝网的工装放入井式气体渗氮炉中，进行气体渗氮。
9、优选地，所述步骤(1)中气体渗氮所用气体为氨气，气体渗氮的保温温度为400～600℃，气体渗氮的保温时间为5～60min。
10、优选地，所述步骤(2)中预压制成型的压力为15～30mpa。
11、优选地，所述步骤(2)中放电等离子体烧结的保温温度为1050～1150℃，放电等离子体烧结的保温时间为10～30min，放电等离子体烧结的压力为40～60mpa。
12、优选地，所述步骤(2)中放电等离子体烧结的冷却方式为：在流动氩气的保护下降温至750～900℃，然后在真空环境下冷却至室温。
13、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的超高氮奥氏体不锈钢。
14、本专利技术提供了上述技术方案所述超高氮奥氏体不锈钢在航空航天、海洋装备、医疗器械和化工领域中的应用。
15、本专利技术提供了一种超高氮奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：(1)对马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末进行气体渗氮，得到渗氮粉末；(2)对所述步骤(1)得到的渗氮粉末依次进行预压制成型和放电等离子体烧结，得到超高氮奥氏体不锈钢。本专利技术以马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末为原材料，采用气体渗氮的方法对原材料粉末进行处理，获得超高氮含量的不锈钢粉末，然后采用放电等离子体烧结这种快速烧结的方法对超高氮含量的不锈钢粉末进行烧结成型，既让大量的氮固溶到不锈钢基体中，获得了大量氮固溶的奥氏体结构，又避免了含有cr、n元素相的大量析出，实现了具有超高氮固溶奥氏体不锈钢的制备，为超高氮不锈钢的发展和应用提供了重要的技术支撑。实施例的结果显示，本专利技术提供的制备方法制备得到的超高氮奥氏体不锈钢中氮的含量为1.5～2.0wt.％，超高氮奥氏体不锈钢的基体组织为奥氏体+少量纳米氮化铌析出相，大量的氮固溶在奥氏体基体中；所述超高氮奥氏体不锈钢的显微硬度为300～350hv0.1，抗压屈服强度为800～1000mpa，具有优异的力学性能。
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1.一种超高氮奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的成分包括：Cr：14.0～16.0wt.％，Ni：3～5wt.％，Cu：3～5wt.％，Mn：1.0～1.5wt.％，Si：0.8～1.0wt.％，Nb：0.3～0.5wt.％，C：0.03～0.05wt.％，P：≤0.015wt.％，S：≤0.015wt.％和余量的Fe。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末为平均粒径35～50μm的球形粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中气体渗氮的方式为：将马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末平铺在不锈钢丝网上，然后将铺设马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的不锈钢丝网分层放在工装上，最后将放置不锈钢丝网的工装放入井式气体渗氮炉中，进行气体渗氮。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中气体渗氮所用气体为氨气，气体渗氮的保温温度为400～600℃，气体渗氮的保温时
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中预压制成型的压力为15～30MPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中放电等离子体烧结的保温温度为1050～1150℃，放电等离子体烧结的保温时间为10～30min，放电等离子体烧结的压力为40～60MPa。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中放电等离子体烧结的冷却方式为：在流动氩气的保护下降温至750～900℃，然后在真空环境下冷却至室温。
9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到的超高氮奥氏体不锈钢。
10.权利要求9所述超高氮奥氏体不锈钢在航空航天、海洋装备、医疗器械和化工领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种超高氮奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的成分包括：cr：14.0～16.0wt.％，ni：3～5wt.％，cu：3～5wt.％，mn：1.0～1.5wt.％，si：0.8～1.0wt.％，nb：0.3～0.5wt.％，c：0.03～0.05wt.％，p：≤0.015wt.％，s：≤0.015wt.％和余量的fe。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末为平均粒径35～50μm的球形粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中气体渗氮的方式为：将马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末平铺在不锈钢丝网上，然后将铺设马氏体型沉淀硬化不锈钢粉末的不锈钢丝网分层放在工装上，最后将放置不锈钢丝网的工装放入井式气体渗氮炉中，进行气体渗氮。
【专利技术属性】
技术研发人员：崔国栋，王衍欢，陈大志，张程菘，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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