CN102312171A

CN102312171A - 一种含有稀土元素的奥氏体不锈钢

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Publication number: CN102312171A
Application number: CN2010102165674A
Authority: CN
Inventors: 袁书强; 史绍斐; 陈国豪; 李亚哲
Original assignee: INNER MONGOLIA HUAYE SPECIAL STEEL CO Ltd
Current assignee: INNER MONGOLIA HUAYE SPECIAL STEEL CO Ltd
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明提供了一种含稀土元素的奥氏体不锈钢，该钢的化学成分重量百分比为：C≤0.06％，Cr：17.0-19.0％，Mn：0.5-0.7％，Ni：8.5-10.5％，稀土元素0.04-0.06％，Si≤1％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe。本发明是一种奥氏体不锈钢，组成元素较少，成分简单，不仅具有普通奥氏体不锈钢的常规性能，而且混合稀土的加入可以明显细化柱状晶和中心等轴晶，改善其薄板成型性；另外奥氏体不锈钢的冲击性能也大幅提高；抗高温氧化性能也得到了一定的提高。

Description

一种含有稀土元素的奥氏体不锈钢

技术领域：

本发明涉及一种奥氏体不锈钢，具体涉及通过加入一定量的稀土元素来提高其综合使用性能的不锈钢。

背景技术：

随着经济的不断发展，不锈钢的用量与日俱增，奥氏体不锈钢因其较成熟的工艺和优良的综合性能被广泛地应用于轻工、纺织、建筑、交通和食品加工等行业。但是由于奥氏体不锈钢的强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。我国的稀土资源比较丰富，有关稀土在不锈钢中的作用机理的研究也有了一定的进展。通过在不锈钢中添加稀土元素，可以使一定量的稀土在基体中固溶、净化晶界、变质夹杂物、细化晶粒度，因此可以改善不锈钢的使用性能。

发明内容：

为了进一步提高奥氏体不锈钢的强度指标及其他使用性能，本发明提供了一种含有稀土元素的奥氏体不锈钢，使其应用性能大幅提高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是在原不锈钢合金的成分设计中添加一定含量的混合稀土。本发明的奥氏体不锈钢由以下成分组成：C≤0.06％，Cr 17.0-19.0％，Mn0.5-0.7％，Ni 8.5-10.5％，稀土元素0.04-0.06％，Si≤1％，P≤0.02％，S≤0.02％，以及余量的Fe。其中所述稀土优选为Ce或镧系元素的任意混合物。

本发明的有益效果是稀土元素的加入改善了不锈钢的凝固组织，柱状晶和中心等轴晶得到了细化，奥氏体不锈钢的薄板成型性也有改善；由于稀土对晶粒的细化作用，因此奥氏体不锈钢的力学性能指标得到了提高。此外，稀土的加入可以减少碳化物的析出总量，同时通过变质夹杂物改变了其断裂机制，因此冲击韧性也大幅度提高；而且奥氏体不锈钢的抗高温氧化性能也显著提高。在试验中我们发现，当加入的稀土少于0.04％时，各项性能指标没有较大的改善，而当含量高于0.06％时，此时由于较多的稀土，相当于引入了夹杂物，所以性能发生了下降。

具体实施方式

实施例1：

采用太钢生产的304不锈钢棒材和稀土合金为原料制备本发明的奥氏体不锈钢，该奥氏体不锈钢的化学成分及重量百分比为：C 0.04％，Cr 17.1％，Mn 0.52％，Ni 8.6％，稀土0.042％，Si 0.08％，P 0.019％，S 0.015％，Fe余量。

实施例2：

采用太钢生产的304不锈钢棒材和稀土合金为原料制备本发明的奥氏体不锈钢，该奥氏体不锈钢的化学成分及重量百分比为：C 0.03％，Cr 18.9％，Mn 0.67％，Ni 10.4％，稀土 0.054％，Si 0.06％，P 0.017％，S 0.016％，Fe余量。

对比例1：

采用太钢生产的304不锈钢棒材为原料制备本发明的奥氏体不锈钢，该奥氏体不锈钢的化学成分及重量百分比为：C 0.03％，Cr 18.9％，Mn 0.67％，Ni 10.4％，Si 0.06％，P 0.017％，S 0.016％，Fe余量。

实验例1：测定不锈钢的凝固组织

用金相腐蚀法在显微镜下观察实施例1、实施例2和对比例1的不锈钢的柱状晶区域宽度和中心等轴晶区域宽度，结果见下表1。

表1.加稀土和304奥氏体不锈钢的凝固组织

试样	柱状晶区域宽度/mm	中心等轴晶区域宽度/mm
			实施例1	68	17
实施例2	55	28
			对比例1	75	4

由上表1可见，加入稀土后，柱状晶区域宽度发生了下降，而中心等轴晶区域宽度却有所增加，说明稀土可以改善奥氏体不锈钢的凝固组织，增加等轴晶的体积分数。

实验例2：测定不锈钢的力学性能

按GB/T229《金属夏比缺口冲击试验方法》，试样尺寸为Charpy V型冲击试样：10×10×55mm，进行冲击试验，测定实施例1、实施例2和对比例1的不锈钢的横向冲击强度，结果见下表2。

表2.加稀土和304奥氏体不锈钢的横向冲击数据

按GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法》，试样尺寸为：l0＝5d0，d0＝5mm，进行拉伸试验，测定该不锈钢的抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp)、伸长率(A)和断面收缩率(Z)，结果见下表3。

表3.加稀土和304奥氏体不锈钢的力学性能

从以上的结果可以看出，由于稀土元素对基体和晶界的强化和净化作用，奥氏体不锈钢的各项力学指标都有所提高。

实验例3：测定不锈钢的抗氧化性

将实施例1、实施例2和对比例1的不锈钢去油清洗后放置在预烧过的陶瓷坩埚中再放入电炉，从室温连续加热到1080℃，然后自然冷却至室温，计算单位面积上的氧化增重量。结果见下表4。

表4.试验钢在1080℃电阻炉中加热的增重情况

由上表4可以看出，奥氏体不锈钢在添加稀土后，其抗氧化能力得到了很大的提高。

Claims

1.一种奥氏体不锈钢，其特征在于该不锈钢由以下成分组成：C≤0.06％，Cr 17.0-19.0％，Mn 0.5-0.7％，Ni 8.5-10.5％，稀土元素0.04-0.06％，Si≤1％，P≤0.02％，S≤0.02％，以及余量的Fe。

2.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中所述元素为Ce或Ce与其他镧系元素的任意混合物。