抗腐蝕不銹鋼及其制造工藝制造技術

一種抗腐蝕不銹鋼及其制造工藝，其化學組成，以質量分數計，化學成分及其質量百分比為；C＜0.10％，Cr?15～22％，Mo?0.6～3.0％，Ni?9.0～10.5％，B?0.40～2.0％，Cu＜0.5％，Si＜1％，Mn＜0.9％，Ti?0.2～0.6％，Al＜0.3％，N＜0.05％，P＜0.04％，S＜0.01，和不可避免的雜質元素。因而具有較高的耐冷熱疲勞性、抗斷裂韌性和抗熱沖擊性能，具有良好的熱加工性能和焊接性能，且冶煉工藝簡單，加工成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于不銹鋼材料
，涉及一種抗腐蝕金屬材料及其制造工藝，特別是一種抗腐蝕不銹鋼及其制造工藝。
技術介紹
硼是一種特殊的元素，原子序數為5，介于金屬與非金屬之間，既能與金屬化合又能與非金屬化合。硼是高鉻鑄鋼中的主要合金元素，在高硼高鉻鑄鋼中加入適量的B，即可以置換碳化物中的部分碳原子，形成含硼的合金碳化物，并使碳化物體積分數隨著硼含量的增大而增加。而且含硼碳化物平均硬度比(Cr，Fe)7C3型碳化物提高，含硼高不銹鋼更易于摩擦誘發馬氏體相變，產生加工硬化，其抗磨性也較無硼不銹鋼高。同時，由于原子尺寸的差異，造成晶格扭曲，使基體組織的顯微硬度提高。再者，由于硼原子半徑較小，極易在晶界產生偏聚。偏聚在晶界上的硼可以抑制鐵素體新相形核，有利于提高高鉻鑄鋼的淬透性 和淬硬性。硼的這些作用對提高高鉻鑄鋼抗磨性能是有利的。但是硼元素加入量過多，將造成脆性硼化物數量增加，引起不銹鋼韌性的下降，損害不銹鋼的強度和韌性，當硼元素加入量較少，不銹鋼中硼化物數量較少，對改善鑄鋼的耐磨性作用不明顯。硼在鐵中的溶解度小，因此加入鐵中的硼大部分將形成硼化物。通過控制硼含量來控制硼化物硬質相的體積百分數，通過控制碳含量來控制基體碳含量，進而控制基體的性能，即通過分別控制硼和碳的含量，以實現材料的耐磨性和韌性。鋼中加鎳可以提高淬透性，加入鑰可以形成鑰的碳化物，提高鋼的耐磨性。而鋼中加硼可以形成硼化物，由于硼化物硬度高，耐磨性高，紅硬性好，可以代替鑰，由于硼可以提高鋼的淬透性，并且由于含硼鋼組織中含有韌、塑性優異的無析出物鐵素體區包括住了脆性的共晶硼化物，從而吸收了在淬火過程中產生的各種應力，并且抑制了裂紋從脆性的共晶硼化物處產生和擴展。因此，鋼中加硼可以代替鎳和鑰。而在鋼中加入一定含量的鉻可以提高硼在奧氏體里的含量，鐵合金中加入比鐵原子半徑大的鉻、鑰和釩等元素，有助于提高硼在鐵基合金中的固溶度，改善鐵基合金性能。利用硼(B)的優良的熱中子吸收作用，添加有硼的不銹鋼可用作核燃料輸送用容器、用畢核燃料保管架等熱中子控制材及遮斷材。一般，核能發電廠所用的用畢核燃料，于再處理工廠未處理前是被保管在發電廠內的水池中。由于有在有限場地內能盡可多地保管用畢核燃料的需求，所以就有在含硼不銹鋼中增加硼含量、使鋼材板厚度變薄的趨勢。奧氏體不銹鋼因其表面形成有鈍態皮膜，所以抗腐蝕性優秀，由于使其含有硼可改善電阻特性，所以其可用作對抗腐蝕性有要求的通電用電零件。作為既要求優秀抗腐蝕性、又要求低接觸電阻的通電用電零件的用途例，例如有利用氫和氧進行直流電發電的燃料電池用隔板。含硼不銹鋼的熱加工，是反復進行用加熱爐對鋼坯加熱和鍛造或壓延等加工防止被加工材溫度下降，以便在確保熱加工性能的同時進行熱加工。由于硼含量增加時熱加工性能會下降，所以就需要邊防止被加工材溫度下降邊進行加工，其結果是，必需增加加熱和加工的反復次數。因此，硼含量的增加或鋼的厚度薄加工將導致制造成本上升。另外，在對含硼不銹鋼堆焊時，為防止裂紋而確保足夠的焊接厚度，導致焊道數增多，焊接工數增加。此外，當產生焊接裂紋時，這將成為起點繼而引發邊裂的產生，所以，很難完全防止邊裂的產生。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決現有技術中的不足，克服和避免了前面所提到的問題，通過Cr、B、Ni、Nb、Re等元素的組合，提供一個具有優越的抗腐蝕性能的耐熱耐腐蝕奧氏體不銹鋼，從而滿足核電工業和鍍鋅工業對該項目抗腐蝕性能耐熱耐腐蝕不銹鋼的要求，具有在電工業和鍍鋅工業、大型電力、石化、環保設備以及在加熱爐中使用的廣闊應用前景。為實現上述目的，本專利技術可以通過以下基本化學成分的設計和技術方案來實現本專利技術所提供的一種抗腐蝕不銹鋼化學成分及其質量百分比為；C < 0. 10%,Cr 15 22%，Mo 0. 6 3. 0%,Ni 9. 0 10. 5%,B 0. 40 2. 0%，Cu < 0. 5%，Si < l%，Mn < 0. 9%，Ti 0. 2 0. 6%，A1 < 0. 3%,N < 0. 05%,P < 0. 04%,S < 0. 01,和不可避免的雜質元素。本專利技術所提供的抗腐蝕不銹鋼及其制造工藝，其制造工藝步驟是(I)將廢鋼、鉻鐵在電爐中熔化，鋼水熔清后加入銅板、硅鐵、錳鐵，控制碳含量達到要求，爐前調整成分合格后，將熔體溫度升高至1560 1620°C，加入硅鈣合金進行預脫氧,加入鋁終脫氧,然后依序加入鈦鐵和硼鐵熔化；(2)當鈦鐵和硼鐵全部熔化后，將小于12mm以下的顆粒狀稀土鎂合金和金屬鈰、Si3N4^Nb和K所組成的復合變質孕育劑用薄鐵皮包好，經160 200°C的溫度烘烤后放在鋼水包的底部，用包內沖入法對冶煉好的鋼水進行變質孕育處理；(3)將經過包內變質孕育處理過的鋼水在砂型或金屬型內澆注成鑄件，熔體澆注溫度 1400 1450 0C ；(4)鑄件清理后，在700 750°C溫度下保溫4_6小時進行亞臨界退火，將基質分解成鐵素體和碳化物的混合體，使其硬度降低到30 35HRC，以便于進行機械加工；(5)鑄件清理后，或經機械加工后，將鑄件或加工件在920 1150°C保溫2_4小時進行熱處理，使其硬化以形成奧氏體，然后進行空冷到室溫，以便在合金基質中形成馬氏體顯微組織，經過該熱處理工藝處理后的材料的硬度可以達到HRC50 65。如果需要，可以將熱處理后的材料在150 200°C進行回火處理，回火保溫時間2-4小時，隨爐空冷至室溫，以進一步調整硬度。合金材質的性能是由金屬材料的金相組織決定的，而一定的材料組織取決于材料的化學成分及其熱處理工藝，本專利技術的化學成分的確定依據為C，C為具有確保強度作用的元素。但當其含量多達超過0.08%時，就會成為抗 腐蝕性變差、熱加工性能變差等的原因。因此，其含量優選為在0.08%以下。并優選為在0. 01%以上。Cr，為具有提高抗腐蝕性作用的元素，由于其含量為5%以上時可達到預期效果。Cr是本專利技術合金中的主要元素。在含硼不銹鋼中加入Cr可以提高鋼的淬透性，細化鋼的組織，有利于降低硼化物的脆性。當鋼中Cr的含量大于12%時，碳化物主要為高硬度的(Cr，Fe) A型碳化物，從而使合金具有良好的抗磨性，同時Cr還具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能。在含硼不銹鋼中加鉻一方面可以固溶于基體，提高基體淬透性，另一方面鉻還有固溶于硼化物并降低硼化物脆性的作用，鉻還促進硼元素在基體中固溶量的增加，具有間接提高鑄鋼淬透性，提高回火穩定性的作用。但當Cr含量過高時，材料的冶煉困難，鑄造性能惡化，成本增加。綜合以上因素，本專利技術將Cr含量控制在15 22%。 B B是一種特殊的元素，原子序數為5，介于金屬與非金屬之間，既能與金屬化合又能與非金屬化合。硼是高鉻鑄鋼中的主要合金元素，在高硼高鉻鑄鋼中加入適量的B，即可以置換碳化物中的部分碳原子，形成含硼的合金碳化物，并使碳化物體積分數隨著硼含量的增大而增加。而且含硼碳化物平均硬度比(Cr，Fe)7C3型碳化物提高，含硼高鉻鋼更易于摩擦誘發馬氏體相變，產生加工硬化，其抗磨性也較無硼高鉻鋼高。同時，由于原子尺寸的差異，造成晶格扭曲，使基體組織的顯微硬度提高。再者，由于硼原子半徑較小，極易本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛征東，蔣紅軍，耿德英，丁家偉，孫健，
申請(專利權)人：江蘇錦越航空合金材料有限公司，
類型：發明
國別省市：