本發(fā)明涉及鋼材冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種高氮不銹鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)80年代末高氮不銹鋼的研究受到國際冶金界的重視以來,國際冶金界對高氮鋼的研究更加全面深人,高氮不銹鋼的理論和實(shí)踐有了更大的發(fā)展。同時(shí)各國冶金工作者在高氮鋼領(lǐng)域的交流和合作更加廣泛,國際高氮鋼會議的如期召開就是各國冶金工作者互相交流高氮鋼研究成果的一個(gè)舞臺。2004年最新一屆國際高氮鋼會議在比利時(shí)召開, 標(biāo)志著國際高氮鋼研究的最新發(fā)展。2006年,國際高氮鋼會議將在我國召開,為我國高氮鋼研究的發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)前所未有的機(jī)會。
由于受到試驗(yàn)裝備的限制,國內(nèi)高氮鋼的研究已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界許多國家。近 年來,國內(nèi)許多高校、研究機(jī)構(gòu)的冶金工作者對高氮鋼的研究表現(xiàn)出濃厚興趣,相繼開展了高氮鋼的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種高氮不銹鋼的制備方法，以解決技術(shù)問題。
一種高氮不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
A、將鋼材依次放入電弧爐冶煉，然后精煉爐冶煉，最后真空加壓電渣爐冶煉；
B、在氫、氮混合氣體保護(hù)下采用中頻加熱線圈對不銹鋼鋼材加熱，加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳，采用自由鍛的方式進(jìn)行鍛打；
C、在氫、氮混合氣體保護(hù)下進(jìn)行鹽浴馬氏體淬、回火處理。
優(yōu)選的，所述的高氮不銹鋼中，各元素的重量百分比如下：
碳 0.25-0.35%
硅 0.5-1%
鉻 14-16%
鉬 0.8-1.1%
鎳 0-0.03%
氮 0.1-0.3%
磷 0-0.015%
硫 0-0.005%
氧 0-10ppm
氫 0-1ppm
鐵 余量。
優(yōu)選的，所述的步驟C中，淬火溫度為825-835℃，回火溫度為155-165℃。
普通不銹鋼一般含有較高含量的貴金屬（如鎳、鉬等），或含有稀土金屬，其中貴金屬存量稀少，價(jià)格較高，比較珍貴，且對人體有劇毒，而稀土的提取對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，不利于大量使用；所以高強(qiáng)度鋼需要一種既廉價(jià)也無害無毒，不以破壞環(huán)境為代價(jià)的生產(chǎn)方式。
本發(fā)明方法的設(shè)計(jì)依據(jù)是：
C: C是鋼中的組元之一。本發(fā)低Ni抗硫化腐蝕不銹鋼中C量的控制是為了保證合金得到好的耐蝕性，防止鋼中C與Cr形成化合物過多的消耗Cr而降低耐蝕性，含碳量過低，材料的耐蝕性將得以提高，但強(qiáng)度和硬度會不夠；含碳量過高，材料的耐蝕性會下降。
Cr：鉻是提高鋼的耐蝕性的重要元素。以往的304不銹鋼中，含鉻量在18％左右。本發(fā)明低Ni抗硫化腐蝕不銹鋼選擇鉻含量為14－16％之間。Cr有強(qiáng)烈鈍化作用，在材料表面形成致密鈍化膜，保證鋼的耐蝕性和耐熱性。因?yàn)檫^低的含鉻量對材料的耐腐蝕性不利；而偏高的鉻含量會提高成本。另外含鉻量的選擇還要兼顧鉻量與碳量的合理匹配。
Si：有固溶強(qiáng)化、提高耐熱性、耐蝕性作用，但Si易使合金脆化，量不宜太多，應(yīng)不超過1.0％。
N：加入N元素可取代部分Ni，在明顯降低成本的同時(shí)，將奧氏體形態(tài)加工為馬氏體，屈氏體小于等于1級，不但具有良好的強(qiáng)度和硬度，而且還具有相當(dāng)高的韌性和塑性。
Ni：奧氏體不銹鋼的基本組成元素，強(qiáng)烈的奧氏體形成元素。量過少則降低耐蝕性，過多則增加成本。
P、S及其他金屬與非金屬元素：P會引起熱脆，S易引起冷脆。其他金屬與非金屬元素在本發(fā)明中均作為雜質(zhì)，其量需嚴(yán)格控制。
本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的高氮不銹鋼的制備方法，通過在鋼材中加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳等氮化合金，調(diào)節(jié)鋼材中鉻元素的比例關(guān)系，同時(shí)通過特殊的加工工藝，將不銹鋼加工成馬氏體2-3級，屈氏體小于等于1級，不但具有良好的強(qiáng)度和硬度，而且還具有相當(dāng)高的韌性和塑性。
馬氏體具有高硬度和高強(qiáng)度的原因是多方面的，其中主要包括固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化以及晶界強(qiáng)化等。 (1)固溶強(qiáng)化。首先是碳對馬氏體的固溶強(qiáng)化。過飽的間隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸變，形成一個(gè)強(qiáng)烈的應(yīng)力場。該應(yīng)力場與位錯(cuò)發(fā)生強(qiáng)烈的交換作用，阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動從而提高馬氏體的硬度和強(qiáng)度。(2)相變強(qiáng)化。其次是相變強(qiáng)化。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，在晶格內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)，如板條馬氏體中高密度的位錯(cuò)、片狀馬氏體中的孿晶等，這些缺陷都阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動，使得馬氏體強(qiáng)化。這就是所謂的相變強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)證明，無碳馬氏體的屈服強(qiáng)度約為284Mpa,此值與形變強(qiáng)化鐵素體的屈服強(qiáng)度很接近，而退火狀態(tài)鐵素體的屈服強(qiáng)度僅為98-137Mpa，這就說明相變強(qiáng)化使屈服強(qiáng)度提高了147-186MPa。(3)時(shí)效強(qiáng)化。時(shí)效強(qiáng)化也是一個(gè)重要的強(qiáng)化因素。馬氏體形成以后，由于一般鋼的點(diǎn)Ms大都處在室溫以上，因此在淬火過程中及在室溫停留時(shí)，或在外力作用下，都會發(fā)生自回火。即碳原子和合金元素的原子向位錯(cuò)及其它晶體缺陷處擴(kuò)散偏聚或碳化物的彌散析出，釘軋位錯(cuò)，使位錯(cuò)難以運(yùn)動，從而造成馬氏體的時(shí)效強(qiáng)化。(4)原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小對馬氏體強(qiáng)度的影響。原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束的尺寸對馬氏體強(qiáng)度也有一定影響。原始奧氏體晶粒越細(xì)小、馬氏體板條束越小，則馬氏體強(qiáng)度越高。這是由于相界面阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動造成的馬氏體強(qiáng)化。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
實(shí)施例1
一種高氮不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
A、將鋼材依次放入電弧爐冶煉，然后精煉爐冶煉，最后真空加壓電渣爐冶煉；
B、在氫、氮混合氣體保護(hù)下采用中頻加熱線圈對不銹鋼鋼材加熱，加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳，采用自由鍛的方式進(jìn)行鍛打；
C、在氫、氮混合氣體保護(hù)下進(jìn)行鹽浴馬氏體淬、回火處理；
所述的高氮不銹鋼中，各元素的重量百分比如下：
碳 0.3%
硅 0.7%
鉻 15%
鉬 1.0%
氮 0.2%
鐵 余量；
所述的步驟C中，淬火溫度為830℃，回火溫度為160℃。
實(shí)施例2
一種高氮不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
A、將鋼材依次放入電弧爐冶煉，然后精煉爐冶煉，最后真空加壓電渣爐冶煉；
B、在氫、氮混合氣體保護(hù)下采用中頻加熱線圈對不銹鋼鋼材加熱，加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳，采用自由鍛的方式進(jìn)行鍛打；
C、在氫、氮混合氣體保護(hù)下進(jìn)行鹽浴馬氏體淬、回火處理；
優(yōu)選的，所述的高氮不銹鋼中，各元素的重量百分比如下：
碳 0.32%
硅 0.8%
鉻 15.5%
鉬 0.9%
鎳 0-0.02%
氮 0.25%
磷 0.01%
硫 0.002%
氧 5ppm
氫 0.5ppm
鐵 余量；
所述的步驟C中，淬火溫度為830℃，回火溫度為160℃。
實(shí)施例3
一種高氮不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
A、將鋼材依次放入電弧爐冶煉，然后精煉爐冶煉，最后真空加壓電渣爐冶煉；
B、在氫、氮混合氣體保護(hù)下采用中頻加熱線圈對不銹鋼鋼材加熱，加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳，采用自由鍛的方式進(jìn)行鍛打；
C、在氫、氮混合氣體保護(hù)下進(jìn)行鹽浴馬氏體淬、回火處理；
優(yōu)選的，所述的高氮不銹鋼中，各元素的重量百分比如下：
碳 0.35%
硅 0.5%
鉻 16%
鉬 0.9%
鎳 0.03%
氮 0.1%
磷 0.015%
硫 0.001%
氧 10ppm
氫 0.1ppm
鐵 余量；
所述的步驟C中，淬火溫度為835℃，回火溫度為155℃。
實(shí)施例4
一種高氮不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
A、將鋼材依次放入電弧爐冶煉，然后精煉爐冶煉，最后真空加壓電渣爐冶煉；
B、在氫、氮混合氣體保護(hù)下采用中頻加熱線圈對不銹鋼鋼材加熱，加入氮化鉬、氮化硅、氮化鉻、氮化鎳，采用自由鍛的方式進(jìn)行鍛打；
C、在氫、氮混合氣體保護(hù)下進(jìn)行鹽浴馬氏體淬、回火處理；
所述的高氮不銹鋼中，各元素的重量百分比如下：
碳 0.25%
硅 1%
鉻 14%
鉬 1.1%
鎳 0.01%
氮 0.3%
磷 0.001%
硫 0.005%
氧 1ppm
氫 1ppm
鐵 余量；
所述的步驟C中，淬火溫度為825℃，回火溫度為165℃。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。