CN108677110A - 一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于奥氏体不锈钢合金技术领域，具体涉及一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法，所述奥氏体不锈钢包括以下重量百分比组分：C≤0.1％、P≤0.03％、S≤0.01％、Si≤1.0％、Mn 13.0‑15.0％、Cr 13‑15％、Ni 1.0‑2.0％、Mo 0.1‑0.5％、Cu 2.5‑3.5％、B 0.001‑0.02％、Ba 0.001‑0.01％、Ca 0.001‑0.01％、N 0.35‑0.5％、稀土元素RE≤0.1％，余量为Fe。该奥氏体不锈钢可以节约大量的镍等宝贵资源，具有成本低和强度高和耐蚀性能优良的特点，可广泛用作硫酸工业、食品餐饮和环保等行业。

Description

一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法
技术领域
本发明属于奥氏体不锈钢合金技术领域，具体涉及一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法。
背景技术
奥氏体型不锈钢是不锈钢中最重要的一类，其产量和用量占不锈钢总量的70％左右。钢中主要合金元素为铬和镍，钛、铌、钼、氮、锰也作为添加的合金元素。这类钢韧性高，具有良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性、良好的压力加工性能和焊接性能，被广泛应用到石油、化工、原子能、轻纺、海洋开发、宇航等各个领域。
自2016年以来，不锈钢中重要合金元素镍的价格持续波动，不断攀升，导致不锈钢生产成本不断升高，而我国又是一个镍资源匮乏的国家，随国内不锈钢消费需求的迅速增长，这将严重限制我国不锈钢产业的发展。因此降低不锈钢的生产成本成为钢铁企业发展的关键问题。据统计，不锈钢中每降低1％的镍，则原材料成本降低约10-15％。所以开发经济节约型的奥氏体不锈钢成为不锈钢生产企业的发展方向，节约型奥氏体不锈钢利用奥氏体形成和稳定元素氮和锰代替镍，达到降低生产成本而又不损失奥氏体不锈钢优良性能的目的。含氮节镍型奥氏体不锈钢的室温组织亦为奥氏体组织，与常用的300系奥氏体不锈钢一样，既有奥氏体不锈钢优良的耐腐蚀性能和力学性能，又有成本低的特点，能避免镍价波动带来的风险，因此其发展前景十分广阔。
发明内容
本发明主要提供了一种经济节约型奥氏体不锈钢及其制造方法，节约了大量的镍等宝贵资源，具有成本低和强度高和耐蚀性能优良的特点，可广泛用作硫酸工业、食品餐饮和环保等行业。其技术方案如下：
一种经济节约型奥氏体不锈钢，其包括以下重量百分比组分：C ≤0.1％、P≤0.03％、S≤0.01％、Si≤1.0％、Mn 13.0-15.0％、Cr 13-15％、 Ni 1.0-2.0％、Mo 0.1-0.5％、Cu 2.5-3.5％、B 0.001-0.02％、Ba 0.001-0.01％、Ca 0.001-0.01％、N 0.35-0.5％、稀土元素RE≤0.1％，余量为Fe。
优选的，所述稀土元素为镧、铈和钇中的一种或几种。
优选的，所述稀土元素为镧、铈和钇中的一种或几种与镨、钕、钷、钐中的一种或几种组合而成。
优选的，镧、铈和钇中的一种或几种元素的质量总和占稀土元素总量大于等于99.5％。
一种上述经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，所述方法包括冶炼、铸锭或铸锭开坯、热轧、轧后酸洗退火步骤。
优选的，所述冶炼具体的为，采用真空感应炉、电炉+AOD炉、电炉+AOD炉+炉外精炼LF炉中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度控制在1500-1650℃。
优选的，所述铸锭或铸锭开坯采用锻造开坯或连铸连轧，加热温度为1100-1250℃，开坯始锻温度为1050-1150℃，终锻温度为 950-1050℃。
优选的，进行热轧时，坯料加热温度为1100-1250℃，开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为950-1050℃。
优选的，所述热轧后退火酸洗的固溶退火温度为1000-1100℃，保温10-60分钟，取出水冷并酸洗。
为达到上述目的，本发明主要合金的成分设计原则如下：
按照本发明的经济节约型奥氏体不锈钢，根据元素合金化原理，适量的N和Mn元素可以代替Ni在不锈钢中的作用机理，用廉价N 和Mn替代部分Ni，稳定奥氏体相，降低贵重Ni的用量。此外，本发明在适当调整Cr、Ni、Si、Mn等元素的同时，并添加了Ba、Ca 和稀土元素，提高了本发明奥氏体不锈钢的强度和耐腐蚀性能。
另外，加入钢中的稀土元素和碱土金属钡和钙元素，它们的化学性质相似，不仅能起到净化钢液、细化凝固组织、变质夹杂物的作用，还能起到固溶强化作用，固溶在钢中后，它们能富集在晶界，减少硫和磷等杂质元素在晶界的偏聚，强化晶界，提高晶界的强度和抗腐蚀能力。
本发明不锈钢中其它元素作用如下：
Mo的作用主要是提高钢在硫酸及磷酸等还原性介质中的耐蚀性，并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能。
Cu能显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向，提高冷加工成形性能。
N在奥氏体不锈钢中的作用除替代部分Ni元素外，主要能提高奥氏体不锈钢的强度，同时还能提高钢的耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。
B加入奥氏体不锈钢中能改善钢的热加工性能，提高钢的热塑性。
采用上述方案，本发明具有以下优点：
本发明的经济节约型奥氏体不锈钢，其合金成本远低于SUS301 和SUS304奥氏体不锈钢，节约了大量的镍等宝贵资源，在高温硫酸中具有优良的耐蚀性能，耐蚀性远远大于此两种不锈钢，且室温力学性能良好。本发明不锈钢的点蚀指数最高可达23.926，抗拉强度最高可达986MPa，延伸率在68％以上，可广泛用于硫酸工业、食品餐饮和环保等行业用钢。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
实施例1-14
实施例1-14中经济节约型奥氏体不锈钢的成分见表1所示。奥氏体不锈钢的具体加工工艺如下：
(1)冶炼：采用真空感应炉、电炉+AOD炉、电炉+AOD炉+炉外精炼LF炉中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度控制在1500-1650℃；
(2)铸锭或铸锭开坯：采用锻造开坯或连铸连轧，加热温度为 1100-1250℃，开坯始锻温度为1050-1150℃，终锻温度为950-1050℃；
(3)热轧：坯料加热温度为1100-1250℃，开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为950-1050℃；
(4)轧后酸洗退火：固溶退火温度为1000-1100℃，保温10-60 分钟，取出水冷并酸洗。
本发明合金的耐蚀性能和力学等性能试样均直接从热轧酸洗退火后的板材上横向取样，经1050℃×30min水冷固溶处理后测试性能。
对比例1-3
以商用SUS201、SUS301和SUS304三种奥氏体不锈钢作为对比例，并依次标注为对比例1、2、3。对比试验均在与实施例相同的冶炼、轧制、抗腐蚀试验等条件下进行。对比例1-3成分见表1所示。
表1实施例1-14不锈钢和对比例1-3钢号的化学成分(wt％)
性能测定
分别对实施例1-14所述的奥氏体不锈钢和对比例1-3钢号的耐腐蚀性能和室温力学性能等进行对比试验，具体结果见下表2-5。
表2实施例1-14所述不锈钢和对比例1-3钢号在30℃、3.5％ (wt.％)NaCl溶液中的点蚀指数和点蚀电位
表3实施例1-14所述不锈钢和对比例1-3钢号在沸腾温度5％(wt.％)H2SO4水溶液中的腐蚀速率
表4实施例1-14所述不锈钢和对比例1-3钢号在不同腐蚀溶液中的腐蚀速率
表5实施例1-14所述不锈钢和对比例1-3钢号的室温力学性能
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种经济节约型奥氏体不锈钢，其包括以下重量百分比组分：C≤0.1％、P≤0.03％、S≤0.01％、Si≤1.0％、Mn 13.0-15.0％、Cr 13-15％、Ni 1.0-2.0％、Mo 0.1-0.5％、Cu2.5-3.5％、B 0.001-0.02％、Ba 0.001-0.01％、Ca 0.001-0.01％、N 0.35-0.5％、稀土元素RE≤0.1％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的经济节约型奥氏体不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈和钇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的经济节约型奥氏体不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈和钇中的一种或几种与镨、钕、钷、钐中的一种或几种组合而成。
4.根据权利要求3所述的经济节约型奥氏体不锈钢，其特征在于：镧、铈和钇中的一种或几种元素的质量总和占稀土元素总量大于等于99.5％。
5.一种权利要求1所述的经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：所述方法包括冶炼、铸锭或铸锭开坯、热轧、轧后酸洗退火步骤。
6.根据权利要求5所述的经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：所述冶炼具体的为，采用真空感应炉、电炉+AOD炉、电炉+AOD炉+炉外精炼LF炉中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度控制在1500-1650℃。
7.根据权利要求5所述的经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：所述铸锭或铸锭开坯采用锻造开坯或连铸连轧，加热温度为1100-1250℃，开坯始锻温度为1050-1150℃，终锻温度为950-1050℃。
8.根据权利要求5所述的经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：进行热轧时，坯料加热温度为1100-1250℃，开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为950-1050℃。
9.根据权利要求5所述的经济节约型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：所述热轧后退火酸洗的固溶退火温度为1000-1100℃，保温10-60分钟，取出水冷并酸洗。
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