本發(fā)明涉及超低碳不銹鋼材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超低碳不銹鋼材料及控制超低碳不銹鋼材料屈強(qiáng)比的方法。
背景技術(shù)：
超低碳馬氏體不銹鋼具有較好的力學(xué)性能、優(yōu)良的抗水、氣腐蝕性以及可焊性，近年來在核電工程構(gòu)件、大型水輪機(jī)葉片、高壓給水泵、石油鉆井管道等能源領(lǐng)域的關(guān)鍵部件中得到廣泛應(yīng)用。
超低碳馬氏體不銹鋼的屈強(qiáng)比用于反應(yīng)材料的力學(xué)性能，為了追求材料的優(yōu)良的力學(xué)性能，不能單純控制材料的屈服強(qiáng)度或者抗拉強(qiáng)度，合適的屈強(qiáng)比Rp0.2/Rm才能使材料的綜合力學(xué)性能達(dá)到最好。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有必要提出一種超低碳不銹鋼材料。
還有必要提出一種控制超低碳不銹鋼材料屈強(qiáng)比的方法。
一種超低碳不銹鋼材料，所述超低碳不銹鋼材料的化學(xué)成分及含量為：C：0.002～0.03％、Si：0.35～0.6％、Mn：0.70～0.95％、P≤0.0028％、S≤0.005％、Cr：12.4～13.5％、Mo：0.5～0.7％、Ni：4.5～5.0％、N:0.008～0.018％、V≤0.005％，其余為鐵。
一種控制超低碳不銹鋼材料的屈強(qiáng)比的方法，包括熔煉和熱處理步驟，所述熔煉步驟包括：EAF電弧爐冶煉、LF低頻爐冶煉、VOD精煉；
EAF電弧爐冶煉：在熔清的爐料中加入占爐料質(zhì)量1.0～1.5％的石灰或螢石，造渣，用氧槍吹掃渣面，并流渣脫P(yáng)，保持爐料的溫度為1520℃～1570℃，取樣分析P、C含量，使P元素含量≤0.028％，C元素含量為0.02～0.023％，繼續(xù)冶煉至剛水溫度達(dá)到1660℃，出鋼；
LF低頻爐冶煉：鋼水到達(dá)LF低頻爐后，按照每噸鋼水加入0.5～2kg的比例加入硅鐵，以加快Cr元素的還原速率，然后再加入0.70～0.95％的Mn、4.5～5.0％的Ni，取樣分析S、Cr含量，使S元素含量≤0.004％，使Cr元素含量為12.2～12.5％，至鋼水的溫度為1600～1620℃時(shí)出鋼；
VOD精煉：鋼水到達(dá)VOD精煉爐后，先扒除鋼包中90％以上的渣，目測能看到鋼水，同時(shí)測量鋼包的自由度≥800mm，當(dāng)精煉爐真空度達(dá)到60～200乇時(shí)，鋼水溫度達(dá)到1600～1620℃時(shí)，下降氧槍吹氧，吹氧時(shí)間不少于20min，以減少Cr元素的氧化，提高吹氧利用率；
所述熱處理步驟包括正火、一次回火、二次回火：
正火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AC3+(50～100)℃，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，保溫后冷卻，冷卻方式為強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻速度為＞7℃/min，冷卻至鑄件最大壁厚的溫度＜90℃；
其中，AC3(℃)＝910℃-203℃*(％C)1/2-15.2℃*(％Ni)+44.7℃*(％Si)+104℃*(％V)+31.5℃*(％Mo)，式中，各元素含量為所述超低碳高屈強(qiáng)比不銹鋼材料的化學(xué)成分及含量；
一次回火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AS點(diǎn)，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，保溫后以＜70℃/h的速度強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻至200℃后繼續(xù)空冷至90℃，其中，As為奧氏體化開始溫度；
二次回火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AS-(10～30)℃，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，之后以＜70℃/h的速度強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻至200℃后繼續(xù)空冷至室溫。
該發(fā)明中通過對冶煉后的爐料進(jìn)行正火、一次回火、二次回火處理，使得材料的屈服強(qiáng)度Rm和抗拉強(qiáng)度Rp均得到明顯提高，使得材料的屈強(qiáng)比也達(dá)到＜0.9。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超低碳不銹鋼材料，所述所述超低碳不銹鋼材料的化學(xué)成分及含量為：C：0.002～0.03％、Si：0.35～0.6％、Mn：0.70～0.95％、P≤0.0028％、S≤0.005％、Cr：12.4～13.5％、Mo：0.5～0.7％、Ni：4.5～5.0％、N:0.008～0.018％、V≤0.005％，其余為鐵。
本發(fā)明還提出一種控制超低碳不銹鋼材料的屈強(qiáng)比的方法，包括熔煉和熱處理步驟，所述熔煉步驟包括：EAF電弧爐冶煉、LF低頻爐冶煉、VOD精煉；
EAF電弧爐冶煉：在熔清的爐料中加入占爐料質(zhì)量1.0～1.5％的石灰或螢石造渣，用氧槍吹掃渣面，并流渣脫P(yáng)，保持爐料的溫度為1520℃～1570℃，取樣分析P、C含量，使P元素含量≤0.028％，C元素含量為0.02～0.023％，繼續(xù)冶煉至剛水溫度達(dá)到1660℃，出鋼；
LF低頻爐冶煉：鋼水到達(dá)LF低頻爐后，按照每噸鋼水加入0.5～2kg的比例加入硅鐵，以加快Cr元素的還原速率，然后再加入0.70～0.95％的Mn、4.5～5.0％的Ni，取樣分析S、Cr含量，使S元素含量≤0.004％，使Cr元素含量為12.2～12.5％，至鋼水的溫度為1600～1620℃時(shí)出鋼；各元素的加入量為熔煉開始時(shí)占鋼水的總質(zhì)量的質(zhì)量比。
VOD精煉：鋼水到達(dá)VOD精煉爐后，先扒除鋼包中90％以上的渣，目測能看到鋼水，同時(shí)測量鋼包的自由度≥800mm，當(dāng)精煉爐真空度達(dá)到60～200乇時(shí)，鋼水溫度達(dá)到1600～1620℃時(shí)，下降氧槍吹氧，吹氧時(shí)間不少于20min，以減少Cr元素的氧化，提高吹氧利用率；所述熱處理步驟包括正火、一次回火、二次回火：
正火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AC3+(50～100)℃，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，保溫后冷卻，冷卻方式為強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻速度為＞7℃/min，冷卻至鑄件最大壁厚的溫度＜90℃；
其中，AC3(℃)＝910℃-203℃*(％C)1/2-15.2℃*(％Ni)+44.7℃*(％Si)+104℃*(％V)+31.5℃*(％Mo)，式中，各元素含量為所述超低碳高屈強(qiáng)比不銹鋼材料的化學(xué)成分及含量。在該步驟中，結(jié)合材料的化學(xué)成分和含量來控制AC3的值，使得溫度控制更加合理。
一次回火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AS點(diǎn)，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，保溫后以＜70℃/h的速度強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻至200℃后繼續(xù)空冷至90℃，其中，As為奧氏體化開始溫度。
二次回火：將鑄件以＜70℃/h的升溫速度，加熱到AS～(10～30)℃，保溫時(shí)間按照鑄件最大壁厚計(jì)算，其中，計(jì)算方法為鑄件最大壁厚乘以1h/25mm，之后以＜70℃/h的速度強(qiáng)風(fēng)冷卻，冷卻至200℃后繼續(xù)空冷至室溫。
正火熱處理的目的是充分溶解鑄件中的析出相，經(jīng)奧氏體化后形成較小晶粒的奧氏體，冷卻后形成同等晶粒的馬氏體組織；一次回火的目的是將正火馬氏體處理為回火馬氏體，為二次回火過程中逆變奧氏體的產(chǎn)生和穩(wěn)定做準(zhǔn)備；二次回火的目的是在一次回火的基礎(chǔ)上增加逆變奧氏體含量，提高逆變奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)，對一次回火過程中產(chǎn)生的新增馬氏體進(jìn)行回火處理。
對按照上述制備方法制得的超低碳不銹鋼材料進(jìn)行化學(xué)成分及性能分析得到下表：
上表可知：該超低碳不銹鋼材料的Rm≥780MPa、Rp0.2≥580MPa、A％≥20％、Z％≥55％，實(shí)現(xiàn)了材料的屈強(qiáng)比Rp0.2/Rm<0.9，同時(shí)滿足材料的高強(qiáng)度和高韌性綜合力學(xué)性能指標(biāo)。
本發(fā)明實(shí)施例方法中的步驟可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行順序調(diào)整、合并和刪減。
本發(fā)明實(shí)施例裝置中的模塊或單元可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行合并、劃分和刪減。
以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。