一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，特別涉及一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及產(chǎn)品。該提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，包括：將奧氏體型低溫鋼熔煉成鋼水后，加入金屬氮化物。本發(fā)明的目的在于提供一種適合所有奧氏體型低溫鋼的提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及產(chǎn)品，通過該方法能夠提高奧氏體型低溫鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高延伸率和收縮率，尤其能夠提高-196℃下的抗沖擊值。
【專利說明】一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，特別涉及一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及
【背景技術(shù)】
[0002]在普通奧氏體不銹鋼的性能要求基礎(chǔ)上，增加了 _196°C甚至更低溫度的低溫沖擊要求的深冷鋼是低溫鋼領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的一種材料。按傳統(tǒng)的做法就是將鎳含量控制在中上行業(yè)要求的中上限，這樣雖然也可以達(dá)到該低沖要求，但鋼的強(qiáng)度卻嚴(yán)重下降，而且據(jù)測試，這樣的深冷鋼抗拉強(qiáng)度低于490Mp，而國家標(biāo)準(zhǔn)卻要求485Mp以上，這使得成本上升的同時(shí)，強(qiáng)度又不能達(dá)到普通不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。為了解決這一問題，德國標(biāo)準(zhǔn)中1.4308牌號(hào)不得不將抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)降低到440Mp。
[0003]為提高奧氏體不銹鋼的低溫性能，特別是低于_196°C的低溫沖擊性能，人們?cè)诓馁|(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)增加了鎳含量來穩(wěn)定奧氏體區(qū)，使其在低溫時(shí)不產(chǎn)生明顯的脆化。
[0004]但是，鎳是一種稀有資源，且價(jià)格昂貴，我國每年都要靠進(jìn)口大量的鎳才能基本滿足生產(chǎn)需要，這種靠增加鎳元素來提高保證低溫性能的方法造成成本增加。同時(shí)，鎳的提高會(huì)在相同條件下造成 鑄鋼強(qiáng)度的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種適合所有奧氏體型低溫鋼的提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法及產(chǎn)品，通過該方法能夠提高奧氏體型低溫鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高延伸率和收縮率，尤其能夠提高-196°C下的抗沖擊值。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，包括:將奧氏體型低溫鋼熔煉成鋼水后，加入金屬氮化物。
[0007]其中，所述金屬氮化物優(yōu)選為氮化鉻。
[0008]所述金屬氮化物的加入量為所述奧氏體型低溫鋼總量的1-1.75%。
[0009]鎳當(dāng)量=Ni+30(C+N)+0.5Mn(% )與鉻當(dāng)量=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb(% )) 一起組成了不銹鋼組織狀態(tài)圖，既著名的Schaeffler通用狀態(tài)圖，在該狀態(tài)圖中，橫坐標(biāo)為鉻當(dāng)量，豎坐標(biāo)為鎳當(dāng)量，人們通過計(jì)算不銹鋼材料中的鎳當(dāng)量和鉻當(dāng)量后，可以在圖上清晰地知道此時(shí)不銹鋼的形成組織及其所占比列。在鎳當(dāng)量計(jì)算公式中，氮含量在促進(jìn)奧氏體組織的作用中是鎳當(dāng)量30倍。
[0010]本發(fā)明提供的方法，是通過微合金化來提高深冷鋼的低溫性能。因?yàn)椋c其它低溫鋼脆斷機(jī)理不同，不銹鋼低溫下無明顯的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，此時(shí)的斷裂主要取決于奧氏體組織的穩(wěn)定性及百分含量，而氮元素在促進(jìn)奧氏體的作用中是鎳的30倍，0.1%的氮元素即可以達(dá)到3%的鎳元素作用。
[0011]并且大部分的氮元素固溶于奧氏體中會(huì)產(chǎn)生晶格畸變，使強(qiáng)度上升，而少量氮元素均勻散布在晶界，起到釘耙作用，使晶界滑移更加困難，因此能夠使低溫沖擊韌性進(jìn)一步提聞。
[0012]通過該方法，奧氏體型低溫鋼強(qiáng)度能夠達(dá)到580Mpa以上，零下196°C的低溫沖擊韌性能夠達(dá)到200焦耳以上，而全部合金元素均在標(biāo)準(zhǔn)要求的低限，同時(shí)該方法適用于所有奧氏體型低溫鋼。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體的實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，包括:將奧氏體型低溫鋼熔煉成鋼水后，加入金屬氮化物。
[0015]其中，所述金屬氮化物優(yōu)選為氮化鉻。
[0016]所述金屬氮化物的加入量為所述奧氏體型低溫鋼總量的1-1.75%。
[0017]鎳當(dāng)量=Ni+30(C+N)+0.5Mn(% )與鉻當(dāng)量=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb(% )) 一起組成了不銹鋼組織狀態(tài)圖，既著名的Schaeffler通用狀態(tài)圖，在該狀態(tài)圖中，橫坐標(biāo)為鉻當(dāng)量，豎坐標(biāo)為鎳當(dāng)量，人們通過計(jì)算不銹鋼材料中的鎳當(dāng)量和鉻當(dāng)量后，可以在圖上清晰地知道此時(shí)不銹鋼的 形成組織及其所占比列。在鎳當(dāng)量計(jì)算公式中，氮含量在促進(jìn)奧氏體組織的作用中是鎳當(dāng)量30倍。
[0018]本發(fā)明提供的方法，是通過微合金化來提高深冷鋼的低溫性能。因?yàn)椋c其它低溫鋼脆斷機(jī)理不同，不銹鋼低溫下無明顯的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，此時(shí)的斷裂主要取決于奧氏體組織的穩(wěn)定性及百分含量，而氮元素在促進(jìn)奧氏體的作用中是鎳的30倍，0.1%的氮元素即可以達(dá)到3%的鎳元素作用。
[0019]并且大部分的氮元素固溶于奧氏體中會(huì)產(chǎn)生晶格畸變，使強(qiáng)度上升，而少量氮元素均勻散布在晶界，起到釘耙作用，使晶界滑移更加困難，因此能夠使低溫沖擊韌性進(jìn)一步提聞。
[0020]通過該方法，奧氏體型低溫鋼強(qiáng)度能夠達(dá)到580Mpa以上，零下196°C的低溫沖擊韌性能夠達(dá)到200焦耳以上，而全部合金元素均在標(biāo)準(zhǔn)要求的低限，同時(shí)該方法適用于所有奧氏體型低溫鋼。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]將具有表2中的2-1所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔煉成鋼水后加入氮化鉻，其中，氮化鉻的含量為奧氏體型低溫鋼總量的I %。之后直接澆注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0023]對(duì)比例1:
[0024]將具有表1中的1-1所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔解，之后直接燒注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0025]實(shí)施例2:
[0026]將具有表2中的2-2所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔煉成鋼水后加入氮化鉻，其中，氮化鉻的含量為奧氏體型低溫鋼總量的1.5%。之后直接澆注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0027]對(duì)比例2:
[0028]將具有表1中的1-2所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔解，之后直接燒注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]將具有表2中的2-3所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔煉成鋼水后加入氮化鉻，其中，氮化鉻的含量為奧氏體型低溫鋼總量的1.75%。之后直接澆注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0031]對(duì)比例3:
[0032]將具有表1中的1-3所示的化學(xué)組成的奧氏體低溫鋼放在電爐里熔解，之后直接燒注，進(jìn)行水冷的熱處理之后再利用機(jī)械加工制作厚20mm、寬50mm、長IOOmm的鋼板。
[0033]其中，對(duì)比例1、2中都是奧氏體不銹鋼，熔煉成鋼水，先直接將該鋼水進(jìn)行澆注，得到的試樣，而實(shí)施例1、2均是將奧氏體不銹鋼熔煉成鋼水之后，給其中加入不同量的氮化鉻之后，澆注得到的試樣，所以，Cr含量有一定的上升。
[0034]為排除Cr對(duì)結(jié)果的影響，故增加了 1-3和2_3試樣，既在1_3試樣澆注后添加金屬鉻后澆注得到2-3試樣。
[0035]第一組試樣化學(xué)成分如表1:
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，其特征在于，包括: 將奧氏體型低溫鋼熔煉成鋼水后，加入金屬氮化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，其特征在于: 所述金屬氮化物為氮化鉻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，其特征在于: 所述金屬氮化物的加入量為所述奧氏體型低溫鋼總量的1-1.75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高奧氏體深冷鋼強(qiáng)度和低溫韌性的方法，其特征在于: 所述金屬氮化物的加入量為所述奧氏體型低溫鋼總量的1.2-1.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種奧氏體深冷鋼，其特征在于:
其中的氮含量為0.007-0.128%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種奧氏體深冷鋼，其特征在于: 其中的氮含量為0.008-0.126%。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK103993133SQ201410264069
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】李偉, 周凱文, 曾光前, 吳枝峰 申請(qǐng)人:四川法拉特不銹鋼鑄造有限公司