奧氏體不銹鋼鑄鋼的制作方法
【專利摘要】鐵素體相的體積率為0.1～5.0%的奧氏體不銹鋼鑄鋼。
【專利說明】奧氏體不銹鋼鑄鋼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是奧氏體不銹鋼鑄鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]奧氏體不銹鋼鑄鋼因為在耐腐蝕性、強度、焊接性等方面有顯著優(yōu)點，因此在化學設備和發(fā)電設備的管路和閥門等方面被廣泛應用。例如從冶金學上來說，奧氏體不銹鋼鑄鋼是由約10%?20%的α相和約90%?80%的Y相(奧氏體相)這兩相形成的。
[0003]作為奧氏體不銹鋼的鑄鋼商品，CF8C是眾所周知的。例如，CF8C奧氏體不銹鋼鑄鋼商品含有最多0.08質(zhì)量％的C (碳)、最多2.0質(zhì)量％的Si (硅)、最多1.5質(zhì)量％的Mn (錳)、18.0?21.0質(zhì)量％的Cr (鉻)、9.0?12.0質(zhì)量％的Ni (鎳)、最多1.0質(zhì)量％的Nb (鈮)。
[0004]CF8C約含有12.0%的鐵素體相。鐵素體相例如用眾所周知的鐵素體含量檢測儀來測定奧氏體不銹鋼中的鐵素體含量，或者根據(jù)成分元素從Schaeffler狀態(tài)圖中算出，用體積率(百分比(％))表示。
[0005]該鐵素體對于防止焊接裂紋和減輕應力腐蝕裂紋是有效的。但是，鐵素體相含量高的情況下，例如將CF8C長期曝露于高溫下時，該鐵素體相有可能會變化成鐵和鉻的化合物組成的σ相(ο相)而脆化。
[0006]專利文獻I中，公開了由改變CF8C而成的合金CF8C-Plus，該CF8C-Plus中不含有鐵素體相。專利文獻I中，CF8C-Plus含有0.05?0.15質(zhì)量％的(:、0.2?1.0質(zhì)量％的S1、0.5 ?10.0質(zhì)量％的]^、18.0?25.0質(zhì)量％的0、10.0?15.0 質(zhì)量 ％ 的 N1、0.1 ?
.1.5質(zhì)量％的Nb、0.05?0.5質(zhì)量％的N。
[0007]在CF8C-P1US中不存在鐵素體相，對于維持材料制成的部件壽命和材料鑄造時的特性是很重要的。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利特開2009-545675號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011][發(fā)明要解決的課題]
[0012]CF8C在長期高溫曝露的使用環(huán)境下，有可能會產(chǎn)生σ相析出、時效脆化，時效延性不充分的可能。而且，即使是專利文獻I中記載的CFSC-Plus，對于抗氧化性也在尋求更好的改善。
[0013]因此，本發(fā)明的目的是提供有良好時效延性和抗氧化性的奧氏體不銹鋼鑄鋼。
[0014][解決課題的手段]
[0015]為達成所述的目的，提供以下[I]?[6]所示的發(fā)明。
[0016](I)鐵素體相的體積率為0.1?5.0 %的奧氏體不銹鋼鑄鋼。[0017](2)所述(I)中記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其含有C:0.01?0.10質(zhì)量％，S1:0.6 ?1.0 質(zhì)量％，Mn:2.0 ?2.8 質(zhì)量％，N:0.1 ?0.4 質(zhì)量 ％。
[0018](3)所述⑴或⑵中記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其含有Cr:18.0?24.0質(zhì)量％，Ni:8.0 ?15.0 質(zhì)量％，Nb:0.2 ?0.7 質(zhì)量％。
[0019](4)奧氏體不銹鋼鑄鋼，其鐵素體相的體積率為0.1?5.0 %，所述奧氏體不銹鋼鑄鋼含有c:0.01?0.10質(zhì)量％，Si:0.6?L O質(zhì)量％，Mn:2.0?2.8質(zhì)量％，N:0.I?0.4 質(zhì)量％，Cr:18.0 ?24.0 質(zhì)量％，Ni:8.0 ?15.0 質(zhì)量％，Nb:0.2 ?0.7 質(zhì)量％，剩余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0020](5)所述⑴?⑷中任意一項記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其通過從1150?1350°C的溫度范圍，以30°C /分以上的冷卻溫度冷卻到600?800的溫度范圍來得到。
[0021](6)使用上述⑴?(5)任意一項記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼所形成的閥。
[0022]本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼，例如下述實施例中所示的在時效延性、拉伸強度、抗氧化性方面都很優(yōu)異。特別是時效延性方面，本發(fā)明的實施例為比較例的2.4倍左右。同樣在抗氧化性方面的改善也得到了認同，本發(fā)明中實施例為比較例的9.5倍左右。
[0023]作為該奧氏體不銹鋼鑄鋼有這樣優(yōu)異的特性的理由，鐵素體相的體積率為0.1?
5.0%這一點、所含有的成分C、S1、Mn、Cr、N1、Nb、N的含量被認為很重要。對各成分進行詳細說明。
[0024]鐵素體相的體積率為0.1?5.0%時，即使長期在高溫下曝露，σ相的析出量也能變少。該σ相的析出量變少的話，奧氏體不銹鋼鑄鋼就不易脆化，能生成時效延性優(yōu)異的奧氏體不銹鋼鑄鋼。
[0025]C有使熔點降低，改善熔融液的流動性即鑄造性的作用。而且，C從耐腐蝕性的角度出發(fā)是越低越好，大量添加會使母體材料耐腐蝕性下降。根據(jù)上述原因，本發(fā)明中為改善高溫延性，C的添加量設為0.01?0.10質(zhì)量％。
[0026]Si為熔融液的脫氧劑，以及是改善流動性、抗氧化性、改善焊接性的有效元素。但是，過多的加入會使奧氏體組織不穩(wěn)定，導致鑄造性的劣質(zhì)化，助長加工性和焊接性的阻礙、焊接裂紋的產(chǎn)生。因此，本發(fā)明中Si的添加量為0.6?1.0質(zhì)量％。
[0027]Mn作為熔融液的脫氧劑是有效的，能提高鑄造時熔液的流動性，改善生產(chǎn)率。而且有效地減少了焊接裂紋。但過度地添加會損害抗氧化性，本發(fā)明中Mn的添加量為2.0?
2.8質(zhì)量％。Mn在這個范圍內(nèi)時,如下述實施例所示的,可以得到抗氧化性優(yōu)異的奧氏體不銹鋼鑄鋼。
[0028]N是改善高溫強度及耐熱疲勞性的元素，是強力的奧氏體生成元素，使奧氏體基體穩(wěn)定，而且是使晶粒微細化的有效元素。根據(jù)晶粒的微細化，可以確保作為構(gòu)造物的重要材料的延性。而且，可以改善奧氏體不銹鋼鑄鋼特有的切削性差的缺點。特別是用作部件連接而實施穿孔加工的構(gòu)件，能使其穿孔加工性能良好。N大量添加會促進脆化，另一方面有效的Cr量減少會使抗氧化性變差。因此，本發(fā)明中N的添加量在0.1?0.4質(zhì)量％之間。
[0029]Cr是改善抗氧化性，使鐵素體組織穩(wěn)定的元素，為保證其效果的有效，設定在18.0質(zhì)量％以上。另一方面，大量添加時，在高溫使用過程中，Cr碳化物會過多的析出導致鋼的時效延性低下，因此以 24.0質(zhì)量％為上限。
[0030]Ni是能形成穩(wěn)定的奧氏體基體，使奧氏體相穩(wěn)定化，能提高鋼的高溫強度，抗氧化性?？紤]到良好的鑄造性、耐腐蝕性及焊接性,本發(fā)明中Ni的添加量為8.0?15.0質(zhì)量％。
[0031]Nb和C結(jié)合形成微小的碳化物,能改善高溫強度。而且,通過抑制Cr碳化物的生成，能夠提高抗氧化性。為使這些效果得以有效地發(fā)揮，含量必須控制在0.2%以上。但是大量添加時，高溫裂紋敏感性會顯著提高，內(nèi)部品質(zhì)惡化，因此本發(fā)明中Nb的添加量為0.2?
0.7質(zhì)量％。
[0032]而且，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼，能夠通過從1150?1350°C的溫度范圍，以30°C /分以上的冷卻溫度，冷卻到600?800°C的溫度范圍來制造。上述條件下制造本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼時，因為即使是未加工鑄件也能有優(yōu)異的強度特性，因此可以省略固溶化熱處理。
[0033]制造出來的奧氏體不銹鋼鑄鋼，例如作為化學設備、發(fā)電設備的管路或閥等的材料而使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034][圖1]檢查奧氏體不銹鋼鑄鋼的抗氧化性(mm/年)的結(jié)果所示的圖表。
【具體實施方式】
[0035]以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0036]本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼的構(gòu)成為，鐵素體相的體積率0.1?5.0%，優(yōu)選
0.5?3.0 %。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼，含有C、S1、Mn、Cr、N1、Nb、N等成分。
[0037]各成分的含量如下，
[0038]C的含量為0.01?0.10質(zhì)量％，優(yōu)選0.02?0.04質(zhì)量％。
[0039]Si的含量為0.6?1.0質(zhì)量％，優(yōu)選0.7?0.9質(zhì)量％。
[0040]Mn的含量在2.0?2.8質(zhì)量％，優(yōu)選2.2?2.4質(zhì)量％。
[0041]N:0.1 ?0.4 質(zhì)量％，優(yōu)選 0.15 ?0.25 質(zhì)量％
[0042]Cr:18.0 - 24.0 質(zhì)量 ％，優(yōu)選 19.5 ?21.5 質(zhì)量 ％
[0043]Ni:8.0 ?15.0 質(zhì)量％，優(yōu)選 10.5 ?12.5 質(zhì)量％
[0044]Nb:0.2?0.7質(zhì)量％，優(yōu)選0.2?0.4質(zhì)量％
[0045]在本發(fā)明的奧氏體不銹鋼鑄鋼及作為參考的CF8C和CF8C-Plus中含有的上述成分組成范圍(質(zhì)量％ )如表I所示。
[0046][表 I]
【權(quán)利要求】
1.奧氏體不銹鋼鑄鋼，其鐵素體相的體積率為0.1?5.0%。
2.如權(quán)利要求1所記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其含有C:0.01?0.10質(zhì)量％、Si:0.6 ?1.0 質(zhì)量 ％、Mn:2.0 ?2.8 質(zhì)量％、N:0.I ?0.4 質(zhì)量 ％。
3.如權(quán)利要求1或2中記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其含有Cr:18.0?24.0質(zhì)量％、Ni:8.0 ?15.0 質(zhì)量％、Nb:0.2 ?(λ 7 質(zhì)量％。
4.奧氏體不銹鋼鑄鋼，其鐵素體相的體積率為0.1?5.0 %，所述奧氏體不銹鋼鑄鋼含有 C:0.01 ?0.10 質(zhì)量％、Si:0.6 ?1.0 質(zhì)量％、Mn:2.0 ?2.8 質(zhì)量％、N:0.I ?0.4 質(zhì)量％、0:18.0?24.0質(zhì)量％、N1:8.0?15.0質(zhì)量％、吣:0.2?0.7質(zhì)量％，剩余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1?4中的任一項記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼，其通過從1150?1350°C的溫度范圍，以30°C /分以上的冷卻溫度，冷卻到600?800°C的溫度范圍來得到。
6.閥，其是使用權(quán) 利要求1?5中的任一項記載的奧氏體不銹鋼鑄鋼而形成得到。
【文檔編號】B22D30/00GK103429778SQ201280013824
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】坂本伸之, 日根野實 申請人:株式會社久保田