一种铸态奥氏体不锈钢及其制备方法与流程

0.0030。
20.前述的奥氏体不锈钢，其组分中还包括有杂质元素，且杂质元素包括不限于有sb、pb、se、as、s、p、h以及o，且各个组分的重量份数为：sb≤0.002份，pb≤0.001份，se≤0.01份，sn≤0.005份，as≤0.01份，s≤0.003份，p≤0.020份，h≤0.0005份，o≤0.003份。
21.前述的奥氏体不锈钢，包括以下组分及各组分的重量份数为：
22.c：0.019份；
23.n：0.064份；
24.si：0.38份；
25.mn：1.57份；
26.cr：17.39份；
27.ni：12.3份；
28.mo：2.63份；
29.余量为fe。
30.一种铸态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
31.步骤1、配料，配制c：0.04-0.05份；n：0.05-0.07份；si：0-0.6份；mn：1.0-2.0份；cr：17.0-18.0份；ni：11.50-12.50份；mo：2.5-2.7份；以及，余量为fe；
32.步骤2、对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理。
33.前述的奥氏体不锈钢的制备方法，在步骤2中，配制后的原料在熔炼时采用电炉进行熔炼，且进行炉外精炼、连铸；
34.在步骤2中，均质化处理具体过程为：将铸坯加热至1170-1230℃，随后进行静置保温，且保温时间h≥20，最后，进行水淬。
35.前述的奥氏体不锈钢的制备方法，在步骤1中、配料，配制以下组分及各组分的重量份数为：c：0.019份；n：0.064份；si：0.38份；mn：1.57份；cr：17.39份；ni：12.3份；mo：2.63份；以及，余量为fe。
36.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
37.本发明通过对奥氏体不锈钢组分中的cr、mo、si、ni、c、n以及mn各组分的重量份数进行控制，即各组分间满足(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)≤1.32关系式，并对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理，从而使得该奥氏体不锈钢重的δ铁素体的含量占比小于1％，甚至为0，降低了δ铁素体的含量，使该奥氏体不锈钢性能稳定，具有高强韧性以及良好的抗晶间腐蚀的性能，成品质量较好，利于使用。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明生产的奥氏体不锈钢性的铸态组织图；
40.图2为市售奥氏体不锈钢性的铸态组织图。
具体实施方式
41.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明提供了一种铸态奥氏体不锈钢，包括以下组分及各组分的重量份数为：
43.c：0.04-0.05份；
44.n：0.05-0.07份；
45.si：0-0.6份；
46.mn：1.0-2.0份；
47.cr：17.0-18.0份；
48.ni：11.50-12.50份；
49.mo：2.5-2.7份；
50.余量为fe。
51.其中，优选的所述c与n的份数之和大于等于0.1份，且组分中所述cr、mo、si、ni、c、n以及mn各组分的重量份数满足如下关系式：
52.(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)≤1.32，
53.其组分中还包括有b元素，且b的重量份数为0.0005-0.0030；
54.优选的，b的重量份数为0.0010；
55.不可避免的，其组分中还含有杂质元素，且杂质元素包括但不限于有sb、pb、se、as、s、p、h以及o，且各个组分的重量份数为：sb≤0.002份，pb≤0.001份，se≤0.01份，sn≤0.005份，as≤0.01份，s≤0.003份，p≤0.020份，h≤0.0005份，o≤0.003份；
56.优选的，sb≤0.002份，pb≤0.001份，se≤0.001份，sn≤0.005份，as≤0.002份，s＝0.0010份，p＝0.018份，h≤0.0005份，o≤0.003份；
57.实施例1
58.本发明的奥氏体不锈钢，包括以下组分及各组分的重量份数为：
59.c：0.019份；
60.n：0.064份；
61.si：0.38份；
62.mn：1.57份；
63.cr：17.39份；
64.ni：12.3份；
65.mo：2.63份；
66.以及，余量为fe；
67.该优选的实施例，其中，(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)＝(17.39+2.63+1.5x0.38)/(12.3+30x0.019+25x0.064+0.5x0.57)＝1.28(保留三位小数)，通过对组分中的cr、mo、si、ni、c、n以及mn各组分的重量份数进行控制，即各组分间满足(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)≤1.32关系式，从而使得该奥氏体不锈钢重的δ铁素体含量占比小于1％，降低了δ铁素体的含量，使该奥氏体不锈钢性能稳定，达到具有高强韧性和抗晶间腐蚀
的性能。
68.本发明的奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
69.步骤1、配料，配制c：0.04-0.05份；n：0.05-0.07份；si：0-0.6份；mn：1.0-2.0份；cr：17.0-18.0份；ni：11.50-12.50份；mo：2.5-2.7份；以及，余量为fe；
70.最优的配比为：c：0.019份；n：0.064份；si：0.38份；mn：1.57份；cr：17.39份；ni：12.3份；mo：2.63份；以及，余量为fe；
71.步骤2、对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理；
72.前述的奥氏体不锈钢的制备方法，在步骤2中，配制后的原料在熔炼时采用电炉进行熔炼，且进行炉外精炼、连铸；
73.在步骤2中，均质化处理具体过程为：将铸坯加热至1170-1230℃，随后进行静置保温，且保温时间h≥20，最后，进行水淬。
74.效果对比
75.取实施例1中生产的奥氏体不锈钢，与市售的奥氏体不锈钢若干；
76.如图1-2所示，首先，按照gb/t 13305-2008《不锈钢中α-相面积含量金相测定法》进行δ铁素体含量测定，测得实施例1中所生产的奥氏体不锈钢，其δ铁素体含量为0-1份，占比小于1％，而市售的奥氏体不锈钢中的δ铁素体含量占比为1-5％；
77.然后，按照gb/t 4334-2008中的e法进行不锈钢晶间腐蚀测试，测得实施例1中所生产的奥氏体不锈钢在敏化态(650℃敏化处理2h)下，没有出现晶间腐蚀引起的开裂现象，即其晶间腐蚀性能合格，而市售的奥氏体不锈钢在敏化态下，出现晶间腐蚀引起的开裂，晶界腐蚀性能不合格；
78.其次，将实施例1中生产的奥氏体不锈钢，与市售的奥氏体不锈钢，在室温进行夏比v型缺口冲击测试，测得实施例1所生产的奥氏体不锈钢冲击吸收功(kv2)为392j，而市售的奥氏体不锈钢的冲击吸收功为256j；
79.然后，将实施例1中生产的奥氏体不锈钢，与市售的奥氏体不锈钢，在室温和550℃下进行拉伸性能测试，结果如表1所示：
80.表1
[0081][0082]
由表1及夏比v型缺口冲击测试可以看出，本发明生产的奥氏体不锈钢的室温力学性能满足：屈服强度r
p0.2
≥250mpa，抗拉强度rm≥575mpa，延伸率a≥50％，冲击韧性kv2≥
350j；
[0083]
在高温环境下，该高温指550℃，即高温力学性能满足：屈服强度r
p0.2
≥130mpa，抗拉强度rm≥396mpa；
[0084]
而市售的奥氏体不锈钢，室温下，其屈服强度r
p0.2
为210mpa，抗拉强度rm为520mpa，延伸率a为45％，冲击韧性kv2为256j；
[0085]
高温环境下，其屈服强度r
p0.2
为123mpa，抗拉强度rm为389mpa；
[0086]
将本发明生产的奥氏体不锈钢室温以及高温下的性能参数与市售的奥氏体不锈钢室温以及高温下的性能参数作对比，可以得知无论室温还是高温，市售的奥氏体不锈钢的各项测试结果均低于本发明生产的奥氏体不锈钢的测试数据，相比之下，本发明生产的奥氏体不锈钢性能稳定，具有较高的韧性、强度以及良好的延伸率；
[0087]
1、本发明中所述奥氏体不锈钢的各组分成分控制原理：
[0088]
c：c是强奥氏体形成元素，能够稳定并扩大奥氏体区，形成奥氏体的能力约是镍ni的30倍；
[0089]
通过c的间隙固溶强化作用，能明显提高奥氏体不锈钢的强度，随着c含量的增加，奥氏体不锈钢的强度会不断提高；
[0090]
因此，材料需要保证足够的c含量，其下限含量控制为0.04份，
[0091]
但是，随c含量的增加，c和cr铬容易形成cr
23
c6型碳化物，造成局部的cr贫化，使抗晶间腐蚀能力明显下降。
[0092]
n：n也是强奥氏体形成元素，采用n来替代部分的c，可减少碳化物的析出，提高抗晶间腐蚀性能；
[0093]
同时n会降低cr在奥氏体基体中的扩散速率而阻碍cr
23
c6粗化，有利在长时间服役后留下细小碳化物，提高材料的性能稳定性；
[0094]
且随n含量的增加，氮化物的析出倾向增加。
[0095]
cr：cr是奥氏体不锈钢高温强度和抗腐蚀性能的主要来源，cr元素可促进材料表面保护性氧化膜的形成，提高了材料的抗腐蚀性能；
[0096]
但是，cr是强的铁素体形成元素，可扩大铁素体相区，过高的cr含量会促进高温δ铁素体的形成，降低材料的强韧性。
[0097]
ni：ni是奥氏体形成元素，可保证获得完全奥氏体组织，随着ni含量的增加，明显降低σ相的形成倾向，同时降低马氏体转变温度，抑制γ
→
m相变，从而减弱了冷加工硬化作用；
[0098]
从成本角度考虑，材料中的ni含量应控制在较低的含量。
[0099]
mo：mo可明显提高奥氏体不锈钢的高温强度，为保证材料的高温强度，其下限含量控制为2.5份；
[0100]
但是，钼是铁素体形成元素，可扩大铁素体相区，并且高温长时服役后，会促进脆性相(包括σ、χ等相)的形成；
[0101]
因此，mo的上限含量控制为2.7份。
[0102]
mn：mn是奥氏体化稳定元素，根据铁素体稳定化元素的元素含量进行调整，以保证材料中不含δ铁素体。
[0103]
b:在高温服役过程中，b易于在晶界处发生非平衡偏聚，可优先占据晶界处的空
位，推迟析出相的形核；
[0104]
同时b与空位的相互作用，也可以降低溶质原子的扩散速率，降低析出相的熟化。
[0105]
sb、pb、se、as、s、p、h以及o杂质元素：为提高奥氏体不锈钢的冷热加工性能、性能稳定性等，在考虑生产水平的基础上，予以严格控制。
[0106]
2、微观组织控制思想
[0107]
δ铁素体含量控制：奥氏体不锈钢中存在的δ铁素体会降低材料的高温强度和冲击韧性，并且δ铁素体在高温长时服役过程中会分解成脆性相，脆性相是裂纹萌生位置，会显著降低强度，因此，δ铁素体含量应予以严格控制。
[0108]
综上所述，本发明通过对奥氏体不锈钢组分中的cr、mo、si、ni、c、n以及mn各组分的重量份数进行控制，即各组分间满足(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)≤1.32关系式，并对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理，从而使得该奥氏体不锈钢重的δ铁素体的含量占比小于1％，甚至为0，降低了δ铁素体的含量，使该奥氏体不锈钢性能稳定，具有高强韧性以及良好的抗晶间腐蚀的性能，成品质量较好，利于使用。
[0109]
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

技术特征：
1.一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：包括以下组分及各组分的重量份数为：c：0.04-0.05份；n：0.05-0.07份；si：0-0.6份；mn：1.0-2.0份；cr：17.0-18.0份；ni：11.50-12.50份；mo：2.5-2.7份；余量为fe。2.根据权利要求1所述的一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：其中，组分中所述c与n的份数之和大于等于0.1份。3.根据权利要求2所述的一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：其中，组分中所述cr、mo、si、ni、c、n以及mn各组分的重量份数满足如下关系式：(cr+mo+1.5si)/(ni+30c+25n+0.5mn)≤1.32。4.根据权利要求1所述的一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：其组分中还包括有b元素，且b的重量份数为0.0005-0.0030。5.根据权利要求1所述的一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：其组分中还包括有杂质元素，且杂质元素包括不限于有sb、pb、se、as、s、p、h以及o，且各个组分的重量份数为：sb≤0.002份，pb≤0.001份，se≤0.01份，sn≤0.005份，as≤0.01份，s≤0.003份，p≤0.020份，h≤0.0005份，o≤0.003份。6.根据权利要求2所述的一种铸态奥氏体不锈钢，其特征在于：包括以下组分及各组分的重量份数为：c：0.019份；n：0.064份；si：0.38份；mn：1.57份；cr：17.39份；ni：12.3份；mo：2.63份；余量为fe。7.一种铸态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、配料，配制c：0.04-0.05份；n：0.05-0.07份；si：0-0.6份；mn：1.0-2.0份；cr：17.0-18.0份；ni：11.50-12.50份；mo：2.5-2.7份；以及，余量为fe；步骤2、对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理。8.根据权利要求6所述的一种铸态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤2中，配制后的原料在熔炼时采用电炉进行熔炼，且进行炉外精炼、连铸；在步骤2中，均质化处理具体过程为：将铸坯加热至1170-1230℃，随后进行静置保温，且保温时间h≥20，最后，进行水淬。
9.根据权利要求7所述的一种铸态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤1中、配料，配制以下组分及各组分的重量份数为：c：0.019份；n：0.064份；si：0.38份；mn：1.57份；cr：17.39份；ni：12.3份；mo：2.63份；以及，余量为fe。

技术总结
本发明公开了一种铸态奥氏体不锈钢及其制备方法，包括以下组分及各组分的重量份数为，C：0.04-0.05份，N：0.05-0.07份，Si：0-0.6份，Mn：1.0-2.0份，Cr：17.0-18.0份，Ni：11.50-12.50份，Mo：2.5-2.7份，余量为Fe以及杂质元素。本发明通过对奥氏体不锈钢组分中的Cr、Mo、Si、Ni、C、N以及Mn各组分的重量份数进行控制，并对配制后的原料进行熔炼，且在熔炼成液态后，浇注成铸锭，进行电渣重熔，制备成电渣锭，随后进行均质化处理，从而使得该奥氏体不锈钢重的δ铁素体的含量占比小于1％，甚至为0，降低了δ铁素体的含量，使该奥氏体不锈钢性能稳定，具有高强韧性以及良好的抗晶间腐蚀的性能，成品质量较好，利于使用。利于使用。利于使用。


技术研发人员：陈永瑾 钱玉峰 沈圣华
受保护的技术使用者：江苏亿阀股份有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/24