本发明专利技术公开了一种节镍304奥氏体不锈钢替代钢种，其化学成分重量百分比为：C≤0.10%、Si≤0.50%、2.00%≤Mn≤6.00%、17.00%≤Cr≤20.00%、5.0%≤Ni≤7.0%、0.2%≤N≤0.40%、P＜0.045%、S＜0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。根据本成分配比制得的奥氏体不锈钢与传统18-8型304不锈钢相比节镍至少12.5%；热加工性能优异，热轧总压下量达90%仍不开裂；经过热轧+固溶处理后平均力学性能为RM≈724MPa、Rp0.2≈378MPa，δ≈60%，均高于304不锈钢RM≥520MPa、Rp0.2≥205MPa，延伸率δ≥40%的水平，综合力学性能改善明显；同时，各项耐蚀性能指标不低于304水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及不锈钢材料，更具体的是一种通过加入锰、氮元素替代部分镍的奥氏体不锈钢，使其基本性能等同或优于传统304型奥氏体不锈钢及其制备方法。
技术介绍
奥氏体不锈钢在世界不锈钢用量中占3/4以上，而304又是其中应用最为广泛的奥氏体不锈钢钢种。304标准中镍含量较高，在8. 0% 10. 5%之间，镍金属价格昂贵，中国又是贫镍国家，镍资源大量需要进口，因此开发节镍型奥氏体不锈钢具有非常重要的现实意义。节镍型不锈钢中，以200系列为代表，通过加入较多的锰、氮元素，能将镍降低到极低的水平(1. 0% 6. 0%)，但其耐腐蚀性能与304相比急剧下降，加工性能降低；虽然后来有人通过加入少量Cu、B元素改善热加工性能，但过量的加入易形成低熔点共晶相，使热加工性能恶化，加入Mo、Nb、Ti等合金元素改善耐蚀性能，但以加钛不锈钢为例，TiO2和TiN以夹杂物存在，含量高且分布不均，降低钢的纯净度，铸锭表面质量差，增加工序修磨量，极易造成大批废品。同时，添加更多的合金元素也增加了制造成本。中国专利技术授权专利公开号(CN101545078A) —种室温机械性能优良的节镍型亚稳奥氏体不锈钢，公开了成分配比为0. 06%彡C彡0. 15%,Si ^ 1. 00%,7. 00% ^ Mn ^ 10. 00%、 15. 00% ^ Cr ^ 17. 00%、1. 50% 彡 Ni 彡 2. 50%、0. 15% 彡 N 彡 0. 3%、P < 0. 030%、S < 0. 020%, 余量为铁和不可避免的杂质的不锈钢。其热轧+固溶态室温力学性能达到Rm ^ 863MPa、 RpO. 2 ^ 406Mpa, δ ^ 57%的水平，但耐蚀性能下降明显，该专利测得该不锈钢室温条件下在中性3. 5%氯化钠溶液中，表征不锈钢耐点蚀能力的点蚀点位为Ε’ blo=210mv, Ε’ bloo=240mv,大大低于304不锈钢E’ bl0 300mv的水平。对于不锈钢其他耐蚀能力，如晶间腐蚀、均勻腐蚀、盐雾腐蚀等等未做测定。虽然该项专利技术将镍的含量降低到了 1.50% 2. 50%的极低水平，但过分节镍却降低了不锈钢的耐蚀性能，限制了该钢种的应用领域。
技术实现思路
本专利技术力图通过加入一定量的锰、氮元素，替代304不锈钢中的部分镍，使镍含量降低至5. 0% 7. 0%的水平，以期降低304奥氏体不锈钢的原料成本、提高其强度和耐点蚀性能，保持良好的加工性能，同时不降低其耐晶间腐蚀、耐盐雾腐蚀的性能；从而，生产制造成本降低的同时而又几乎不降低其耐蚀性能。与传统304奥氏体不锈钢相比，本专利技术主要特征在于通过添加适当的锰、氮元素来替代304不锈钢中的部分镍元素，使镍元素重量百分含量由8. 0 10. 5%降低至5. 0 7. 0%，节镍效果至少达12. 5%以上。本专利技术实现上述目的的技术方案为一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为:C ( 0. 10%,Si ( 0. 50%,2. 00% 彡 Mn 彡 6. 00%、17. 00% ^ Cr ^ 20. 00%、 5. 00% ^ Ni ^ 7. 00%,0. 20% ^ N ^ 0. 40%,P ( 0. 045%,S ( 0. 030%,其余为 Fe 和不可避免的杂质。进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为C 0. 012%、Si 0. 21%、Mn 3. 08%、Cr :18. 8%、Ni:6. 61%、N :0. 22%, P:0. 009%、S :0. 0080%，其余为狗和不可避免的杂质。进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为C 0. 042%、Si 0. 19%、Mn 2. 97%、Cr :18. 6%、Ni:6. 54%、N :0. 22%, P:0. 010%、S :0. 0095%，其余为狗和不可避免的杂质。进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为C 0. 057%、Si 0. 22%、Mn 2. 55%、Cr :17. 5%、Ni:5. 23%、N :0. 20%, P:0. 018%、S :0. 0114%，其余为狗和不可避免的杂质。进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为C 0. 065%、Si 0. 22%、Mn 5. 40%、Cr :19. 6%、Ni:6. 96%、N :0. 31%, P:0. 014%、S :0. 0135%，其余为狗和不可避免的杂质。本专利技术另一目的提供上述304替代型节镍奥氏体不锈钢的制备方法，具体包括以下步骤步骤1.按上述成分配比准备好原材料，按如下顺序将材料加入真空熔炼炉进行熔炼将生铁、金属铬、纯镍豆加入，抽真空充入氮气保护，待上述金属融化后，再加入氮化合金和电解锰，待金属全部融化后，在温度为1500-1600°c进行浇注，得到铸锭；步骤2.将所得的铸锭在温度为1250 1280°C温度范围开始热轧，共6道次，总压下率在80 90%，测得终轧温度在950°C 1000°C，轧后立即水冷至室温，随后，在温度为 10500C，按2. 0 3. Omin/mm,进行固溶处理。所述氮化合金包括氮化铬或氮化锰。C:碳元素强烈形成、稳定和扩大奥氏体相区元素，但从不锈钢塑性和耐蚀性角度考虑，钢种碳含量越低越好，至少不高于0.1%。Si 硅是强烈铁素体形成元素，为确保本钢种单相奥氏体相的稳定性，应对Si含量严格限制，Si ≤ 0. 50%。Mn:锰元素具有强烈的稳定奥氏体的作用并提高氮在钢中的溶解度，但锰会妨碍不锈钢钝化膜的形成，并且生成胞3、化11斤03和化11斤6)0等夹杂物，这些夹杂物易成为点蚀的诱发源. 海军工程大学学报，1997(1) 1-9.]，所以Mn添加量不能太多，以2. 00% 6. 00%为宜。Cr 铬是强烈稳定铁素体元素，同时也是保证不锈钢耐蚀性的重要合金元素， 17. 00% 20. 00%的铬含量即保证了不锈钢的耐蚀性，又不会降低本专利技术钢种室温奥氏体相的稳定性。Ni 镍元素强烈影响不锈钢成本和耐蚀性，本专利技术节镍钢中5. 00% 7. 00%的镍含量，与304相比节镍至少约12. 5%左右。N:氮元素固溶于奥氏体中，提高不锈钢强度和耐磨性，又不降低其塑性；氮元素提高不锈钢耐蚀性能，以弥补增锰、节镍对304不锈钢耐蚀性的不利影响，在上述合金成分常压下冶炼通常能够获得约0. 20% 0. 40%的氮含量。P、S 磷、硫元素是不锈钢中的有害元素，含量控制越低越好，取P≤0. 045%、 S ≤ 0. 030%。本专利技术的优点1.达到了节约贵重金属镍的目的； 2.提高了传统304奥氏体不锈钢综合力学性能，以适量锰、氮元素替代部分镍，保证了不锈钢耐蚀性不低于304不锈钢的水平； 3.仅添加了适量锰、氮元素替代部分镍，无需另加其他合金元素，生产成本低。 附图说明图1为实施例1含氮不锈钢试样固溶处理后的金相图。图2为实施例2含氮不锈钢试样固溶处理后的金相图。图3为实施例1经5%氯化钠盐雾腐蚀7天后外观图。图4为实施例2经5%氯化钠盐雾腐蚀7天后外观图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种３０４替代型节镍奥氏体不锈钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：Ｃ≤０．１０％、Ｓｉ≤０．５０％、２．００％≤Ｍｎ≤６．００％、１７．００％≤Ｃｒ≤２０．００％、５．００％≤Ｎｉ≤７．００％、０．２０％≤Ｎ≤０．４％、Ｐ≤０．０４５％、Ｓ≤０．０３０％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李静媛，李东，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11
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