本發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼，更具體地講，涉及一種在液氧、液氮等液態(tài)氣體等零下196℃環(huán)境中應(yīng)用的低溫用奧氏體不銹鋼及其鑄件和鑄件的制造方法。

背景技術(shù)：

一般不銹鋼依據(jù)組織可以分成幾大類型：奧氏體不銹鋼，鐵素體不銹鋼，雙相不銹鋼，馬氏體不銹鋼以及析出硬化型不銹鋼；其中析出硬化型不銹鋼不適用于壓力容器焊接件；其它4類不銹鋼的最低許用溫度見下表。

目前，全球范圍內(nèi)低溫用（零下100℃以下）不銹鋼基本都為奧氏體不銹鋼（主要為304或316系）；但因追求尺寸穩(wěn)定性避免低溫下影響密封性能，國內(nèi)大都采取零下196℃的低溫處理（可能一次或兩次）使可能的馬氏體變態(tài)預(yù)先發(fā)生后，再精加工，以避免低溫使用時因馬氏體變態(tài)產(chǎn)生的體積膨脹導(dǎo)致的尺寸變化影響密封性能。

但這樣的處理方式僅能解決密封性能問題，無法避免馬氏體組織本身的低溫脆化而影響到材料本身的塑性與韌性；且一般304與316系材質(zhì)內(nèi)的鐵素體含量過高時，鐵素體本身在低溫下也會有脆化問題。

因此，如何避免或降低低溫下馬氏體變態(tài)并降低鐵素體含量，使材料在不經(jīng)過低溫處理的情況下也能確保足夠的塑性與韌性已經(jīng)成為我們的重要課題；本發(fā)明即在討論這個議題并從材料性質(zhì)與制程上解決這個問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

低溫用奧氏體不銹鋼一般不需要考慮耐蝕性能，因為在低溫下就算有腐蝕介質(zhì)的存在，其化學(xué)反應(yīng)速率也很慢，甚至不會發(fā)生，且低溫介質(zhì)一般為液氧、液氮或液化燃?xì)獾炔缓囊夯瘹怏w，這些介質(zhì)的腐蝕性都很弱。但低溫下的金屬材料都必須具備良好的塑性與韌性、高彈性模數(shù)、低熱導(dǎo)性能以及良好的焊接性能，亦即主要不能有低溫脆性的問題。

金屬結(jié)構(gòu)一般可分為體心立方（BCC）、體心正方（BCT）、面心立方（FCC）以及HCP等，其中除了FCC結(jié)構(gòu)之外，其它結(jié)構(gòu)在低溫下都會有脆化的問題（即具有轉(zhuǎn)脆溫度），故低溫下使用的鋼種必須為具有FCC的金屬。奧氏體不銹鋼組織為FCC結(jié)構(gòu)，且具備良好的塑性與韌性，以及良好的焊接性能，非常適合作為低溫材料。

但奧氏體本身在冷卻過程中或材料經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變時，會導(dǎo)致馬氏體生成，此馬氏體變態(tài)為膨脹行為而造成構(gòu)件尺寸的變化，除了影響材料的密封性能之外，還可能因脆性馬氏體的生成而使材料脆化。且奧氏體不銹鋼內(nèi)含有不等量的鐵素體，這些鐵素體為BCC結(jié)構(gòu)，低溫下也會有脆化問題，且因鐵素體與奧氏體間的熱膨脹系數(shù)不同，在低溫下因收縮尺寸不同會導(dǎo)致應(yīng)力（應(yīng)變），此應(yīng)力將加劇馬氏體生成傾向。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種低溫用奧氏體不銹鋼及其鑄件和鑄件的制造方法，通過調(diào)整化學(xué)性質(zhì)以提升奧氏體的穩(wěn)定性，制程控制降低鑄件殘留應(yīng)力以避免低溫下馬氏體的生成，并且控制組織中的鐵素體量與分布來提升低溫沖擊性能。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的技術(shù)方案一是：一種低溫用奧氏體不銹鋼，其以質(zhì)量%計含有碳（C）：0.08%以下，錳（Mn）：1.0-1.6%，硅（Si）：0.6-1.2%，鉻（Cr）：17.0-20.0%，鎳（Ni）：10.0-13.0%，鉬（Mo）：2.0-3.0%，氮（N）：0.04-0.12%，其余為鐵（Fe）和不可避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)中的磷（P）≤0.04%，硫（S）≤0.02%，錫（Sn）≤0.015%，砷（As）≤0.01%，鉛（Pb）≤0.01%，銻（Sb）≤0.01%，其中Sn+ As+ Pb+ Sb≤0.035%。

進一步的優(yōu)選方案是：所述奧氏體不銹鋼的鉻鎳當(dāng)量比控制在1.0-1.2，其中鉻當(dāng)量=Cr+1.5Si+1.4Mo+Nb-4.99，鎳當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mn+26(N-0.02%)+2.77；其中鈮（Nb）被包含在雜質(zhì)中。

進一步的優(yōu)選方案是：所述奧氏體不銹鋼的金相組織中的鐵素體含量控制在2-12%。

進一步的優(yōu)選方案是：所述奧氏體不銹鋼的Ms 溫度點控制在零下273℃以下，Md_(30/50)溫度點控制在零下80℃以下； 其中 Ms（℃）=1305-41.7Cr-61.1Ni-33.3Mn-27.8Si-36.1Mo-1667(C+N)，Md_(30/50)（℃）=306-256.7(C+N)-5.1Si-4.5Mn-7.6Cr-16.1(Ni+Cu)-10.3Mo-37.8Nb-17.8；其中銅（Cu）被包含在雜質(zhì)中。

本發(fā)明的技術(shù)方案二是：一種低溫用奧氏體不銹鋼鑄件，其以質(zhì)量%計含有碳（C）：0.08%以下，錳（Mn）：1.0-1.6%，硅（Si）：0.6-1.2%，鉻（Cr）：17.0-20.0%，鎳（Ni）：10.0-13.0%，鉬（Mo）：2.0-3.0%，氮（N）：0.04-0.12%，脫氧用殘留的鈣，剩余部分為鐵（Fe）和不可避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)中的磷（P）≤0.04%，硫（S）≤0.02%，錫（Sn）≤0.015%，砷（As）≤0.01%，鉛（Pb）≤0.01%，銻（Sb）≤0.01%，其中Sn+ As+ Pb+ Sb≤0.035%。

進一步的優(yōu)選方案是：所述鑄件的鉻鎳當(dāng)量比控制在1.0-1.2，其中鉻當(dāng)量=Cr+1.5Si+1.4Mo+Nb-4.99，鎳當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mn+26(N-0.02%)+2.77；其中鈮（Nb）被包含在雜質(zhì)中。

進一步的優(yōu)選方案是：所述鑄件的金相組織中的鐵素體含量控制在2-12%。

進一步的優(yōu)選方案是：所述鑄件的Ms 溫度點控制在零下273℃以下，Md_(30/50)溫度點控制在零下80℃以下； 其中 Ms（℃）=1305-41.7Cr-61.1Ni-33.3Mn-27.8Si-36.1Mo-1667(C+N)，Md_(30/50)（℃）=306-256.7(C+N)-5.1Si-4.5Mn-7.6Cr-16.1(Ni+Cu)-10.3Mo-37.8Nb-17.8；其中銅（Cu）被包含在雜質(zhì)中。

進一步的優(yōu)選方案是：所述鑄件為低溫用閥門。

本發(fā)明的技術(shù)方案三是：一種低溫用奧氏體不銹鋼鑄件的制造方法，采用上述配比的低溫用奧氏體不銹鋼，并包括以下步驟：

（1）在不銹鋼熔解過程中，加入硅鈣脫氧并凈化鋼液；

（2）鑄造時，所有鑄砂采用特種砂以加快冷激效果，降低鑄件表面碳含量；

（3）在鑄件熱處理前，完成鑄件的所有焊補，焊補采用高鎳含量的焊條；

（4）鑄件熱處理時，將熱處理溫度控制1080℃-1120℃。

發(fā)明的效果

本發(fā)明的奧氏體不銹鋼是鎳含量較高且保有一定量氮的低溫專用奧氏體不銹鋼，該奧氏體不銹鋼具備良好的低溫沖擊韌性，且不會因為馬氏體的析出而影響閥門等鑄件的密封性能，更不會因為馬氏體析出使鐵素體脆化 而造成低溫延韌性能的劣化，而且保有很好的焊接性能，對制造特性不會有影響；因而可以在不經(jīng)過深冷處理條件下，仍然可以作為極為優(yōu)秀的低溫材料，甚至可以具備更優(yōu)秀的低溫沖擊性能。

附圖說明

圖1是爐號1試棒取樣1的金相組織100×的示意圖。

圖2是爐號1試棒取樣2的金相組織100×的示意圖。

圖3是爐號3取樣中的Ⅳ型夾雜物1級的示意圖。

圖4是爐號3取樣中的Ш型夾雜物2級的示意圖。

圖5是爐號6試棒的A位置金相50×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖6是爐號6試棒的A位置金相100×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖7是爐號6試棒的A位置金相500×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖8是爐號6試棒的B位置金相50×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖9是爐號6試棒的B位置金相100×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖10是爐號6試棒的B位置金相500×苦味酸腐蝕的示意圖。

圖11是F316鑄件低溫下的尺寸變化量的折線圖。

圖12是CF8M-DT低溫下的尺寸變化量的折線圖。

具體實施方式

為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

本發(fā)明實施例采用但不局限于一般用于低溫的奧氏體不銹鋼F316，通過提高鎳含量，并確保一定含量的氮，降低馬氏體的變態(tài)點，使合金中的奧氏體更穩(wěn)定，具體方案是：一種低溫用奧氏體不銹鋼，其以質(zhì)量%計含有碳（C）：0.08%以下，錳（Mn）：1.0-1.6%，硅（Si）：0.6-1.2%，鉻（Cr）：17.0-20.0%，鎳（Ni）：10.0-13.0%，鉬（Mo）：2.0-3.0%，氮（N）：0.04-0.12%，其余為鐵（Fe）和不可避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)中的磷（P）≤0.04%，硫（S）≤0.02%，錫（Sn）≤0.015%，砷（As）≤0.01%，鉛（Pb）≤0.01%，銻（Sb）≤0.01%，其中Sn+ As+ Pb+ Sb≤0.035%。

本發(fā)明實施例通過控制鉻鎳當(dāng)量比控制組織中的鐵素體含量，具體方案是：所述奧氏體不銹鋼的鉻鎳當(dāng)量比控制在1.0-1.2，其中鉻當(dāng)量=Cr+1.5Si+1.4Mo+Nb-4.99，鎳當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mn+26(N-0.02%)+2.77；其中鈮（Nb）被包含在雜質(zhì)中，即為廢鋼或合金鐵中帶入的雜質(zhì)元素。

F316中的鐵素體含量可能高達30%，這些鐵素體在低溫時會有脆化問題，如果控制其量在一定的范圍內(nèi)并使成不連續(xù)的細(xì)小島狀時，使材料承受應(yīng)力時，主要由基體的奧氏體承受（奧氏體組織具有良好的低溫韌性），如此不致造成材料低溫韌性的大幅降低。但鐵素體對焊接性能有利，故也不能毫無限制地降低其量。故控制鐵素體量在一定的范圍內(nèi)對我們材料性能的使用至關(guān)重要。

因此，在本發(fā)明實施例中，所述奧氏體不銹鋼的金相組織中的鐵素體含量控制在2-12%。

通常不銹鋼殘留應(yīng)力（或應(yīng)變）會促發(fā)馬氏體的生成（即提高馬氏體變態(tài)的始點），殘留應(yīng)力過高時會導(dǎo)致馬氏體的生成，而影響產(chǎn)品密封性能且可能使材料脆化，降低材料的低溫延韌性能，故如何減少不銹鋼殘留應(yīng)力（或應(yīng)變）對低溫性能的解決也很關(guān)鍵。

因此，本發(fā)明實施例使馬氏體變態(tài)點（Ms）控制在零下273℃以下，使應(yīng)變量30%時產(chǎn)生50%馬氏體的變態(tài)點（Md_(30/50)）控制在零下80℃以下，具體方案是：所述奧氏體不銹鋼的Ms 溫度點控制在零下273℃以下，Md_(30/50)溫度點控制在零下80℃以下； 其中 Ms（℃）=1305-41.7Cr-61.1Ni-33.3Mn-27.8Si-36.1Mo-1667(C+N)，Md_(30/50)（℃）=306-256.7(C+N)-5.1Si-4.5Mn-7.6Cr-16.1(Ni+Cu)-10.3Mo-37.8Nb-17.8；其中銅（Cu）被包含在雜質(zhì)中，即為廢鋼或合金鐵中帶入的雜質(zhì)元素。

本發(fā)明實施例又公開一種免受深冷處理的低溫用奧氏體不銹鋼鑄件，其以質(zhì)量%計含有碳（C）：0.08%以下，錳（Mn）：1.0-1.6%，硅（Si）：0.6-1.2%，鉻（Cr）：17.0-20.0%，鎳（Ni）：10.0-13.0%，鉬（Mo）：2.0-3.0%，氮（N）：0.04-0.12%，脫氧用殘留的鈣，剩余部分為鐵（Fe）和不可避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)中的磷（P）≤0.04%，硫（S）≤0.02%，錫（Sn）≤0.015%，砷（As）≤0.01%，鉛（Pb）≤0.01%，銻（Sb）≤0.01%，其中Sn+ As+ Pb+ Sb≤0.035%。

本發(fā)明實施例通過控制鉻鎳當(dāng)量比控制組織中的鐵素體含量，具體方案是：所述鑄件的鉻鎳當(dāng)量比控制在1.0-1.2，其中鉻當(dāng)量=Cr+1.5Si+1.4Mo+Nb-4.99，鎳當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mn+26(N-0.02%)+2.77；其中鈮（Nb）被包含在雜質(zhì)中，即為廢鋼或合金鐵中帶入的雜質(zhì)元素。

F316中的鐵素體含量可能高達30%，這些鐵素體在低溫時會有脆化問題，如果控制其量在一定的范圍內(nèi)并使成不連續(xù)的細(xì)小島狀時，使材料承受應(yīng)力時，主要由基體的奧氏體承受（奧氏體組織具有良好的低溫韌性），如此不致造成材料低溫韌性的大幅降低。但鐵素體對焊接性能有利，故也不能毫無限制地降低其量。故控制鐵素體量在一定的范圍內(nèi)對我們材料性能的使用至關(guān)重要。

因此，在本發(fā)明實施例中，所述鑄件的金相組織中的鐵素體含量控制在2-12%。

通常鑄件殘留應(yīng)力（或應(yīng)變）會促發(fā)馬氏體的生成（即提高馬氏體變態(tài)的始點），例如焊補/打磨的殘留應(yīng)力、鑄造殘留應(yīng)力等過高時會導(dǎo)致馬氏體的生成，而影響閥門等鑄件密封性能且可能使材料脆化，降低材料的低溫延韌性能，故如何減少鑄件殘留應(yīng)力（或應(yīng)變）對低溫性能的解決也很關(guān)鍵。

因此，在本發(fā)明實施例中，所述鑄件的Ms 溫度點控制在零下273℃以下，Md_(30/50)溫度點控制在零下80℃以下； 其中 Ms（℃）=1305-41.7Cr-61.1Ni-33.3Mn-27.8Si-36.1Mo-1667(C+N)，Md_(30/50)（℃）=306-256.7(C+N)-5.1Si-4.5Mn-7.6Cr-16.1(Ni+Cu)-10.3Mo-37.8Nb-17.8；其中銅（Cu）被包含在雜質(zhì)中，即為廢鋼或合金鐵中帶入的雜質(zhì)元素。

在本發(fā)明實施例中，所述鑄件為低溫用閥門，例如LNG閥門等，當(dāng)然還可以是其它低溫結(jié)構(gòu)件。

在本發(fā)明實施例中，所述鑄件在不銹鋼熔解過程中加入硅鈣脫氧并凈化鋼液，所述鑄件在鑄造時采用特種砂作為鑄砂以加快冷激效果、降低鑄件表面碳含量，所述鑄件在熱處理前采用高鎳含量的焊條完成所有焊補，所述鑄件在熱處理時溫度控制在1080℃-1120℃。

本發(fā)明實施例還公開一種低溫用奧氏體不銹鋼鑄件的制造方法，采用上述配比的低溫用奧氏體不銹鋼，并包括以下步驟：

（1）在不銹鋼熔解過程中，加入硅鈣脫氧并凈化鋼液；

（2）鑄造時，所有鑄砂采用特種砂以加快冷激效果，降低鑄件表面碳含量；

（3）在鑄件熱處理前，完成鑄件的所有焊補，焊補采用高鎳含量的焊條；

（4）鑄件熱處理時，將熱處理溫度控制1080℃-1120℃。

在本發(fā)明實施例中，步驟（2）中的特種砂優(yōu)選鉻砂。

在本發(fā)明實施例中，為確保焊補時焊道具備足夠量的鎳含量，步驟（3）優(yōu)選特殊的E317焊條，避免焊道鐵素體量的失衡。

在本發(fā)明實施例中，以ASTM A800規(guī)范評估組織中的鐵素體含量，在提升合金元素中的鎳并確保一定量的氮后，為確保所有的鑄造析出相都能夠重新固溶進入基體組織中，因此步驟（4）必須提高熱處理溫度。

本發(fā)明實施例通過調(diào)整化學(xué)成分，控制Ms與Md_(30/50)溫度點，并合理控制鑄造過程，選用高鎳含量的焊條以及熱處理溫度的控制等，確保鑄造組織的穩(wěn)定性。該奧氏體不銹鋼具有良好的機械性能，尤其低溫下具有優(yōu)異的沖擊性能；且在低溫下長期使用時，尺寸穩(wěn)定性良好，不會因為馬氏體變態(tài)而導(dǎo)致的尺寸變化影響到閥門密封性能；非常適合作為低溫用閥門結(jié)構(gòu)件使用的原材料。

下面，對規(guī)定本發(fā)明的奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成的理由進行說明；各元素含有量皆為質(zhì)量百分比。

C：0.08%以下

C一般為奧氏體形成元素且為固溶強化元素，在高溫使用時，為提高高溫強度，會增加碳含量；但在低溫下使用時不需過高的追求強度，且量過高時，容易析出碳化鉻而消耗基體中的鉻元素，故上限定為一般F316的0.08%，優(yōu)選為0.06%。

Mn：1.0-1.6%

Mn有助于脫氧、脫硫并且是奧氏體形成元素，和鐵素體含量的控制有關(guān)，對降低Ms點效果良好，故含量下限設(shè)定在1.0%，優(yōu)選為1.2%。但是錳含量過高時，會導(dǎo)致材料脆化，降低鋼材的延韌性能，因而將其上限設(shè)定在1.6%，優(yōu)選為1.4%。

Si：0.6-1.2%

Si也有助于脫氧并且為固溶強化與鐵素體形成元素，和鐵素體含量的控制有關(guān)，可增加鋼水流動性能，故設(shè)定其下限為0.6%，優(yōu)選為0.8%；但硅含量過高會產(chǎn)生過量夾渣，且會惡化焊接性能，提升轉(zhuǎn)脆溫度，故限制其上限為1.2，優(yōu)選為1.0%。

P≤0.04%，S≤0.02%

S與P為不可避免的雜質(zhì)，會使鋼材脆化，且有害于焊接性能，形成的磷硫化物在低溫下會造成裂紋的起始點，尤其是硫化物的影響更大，故磷含量限制在0.04%以下，優(yōu)選為0.03%以下；硫含量限制在0.02%以下，優(yōu)選為0.01%以下。

Cr：17.0-20.0%

Cr為不銹鋼必備元素，也是鐵素體形成元素，為控制鐵素體含量不可或缺的元素，且為配合鎳元素形成奧氏體的元素，對降低不銹鋼的Ms點的作用為除了鎳之外最有效的元素，故設(shè)定其下限值為17%，優(yōu)選為18.0%；但鉻含量過高，雖然可以進一步降低Ms點，但會增加組織中的鐵素體含量，且會造成生產(chǎn)成本的上升，故限制其上限為20%，優(yōu)選為19.0%。

Ni：10.0-13.0%

Ni為奧氏體形成元素，有穩(wěn)定奧氏體的作用，并對成型性與低溫韌性有利，且對降低Ms點與Md_（30/50）點效果良好，同時也和鐵素體含量的控制有關(guān)，故設(shè)定其下限值為10.0%，優(yōu)選為11%以上；但鎳為昂貴合金元素，含量過高時除了造成生產(chǎn)成本的提升外，也會降低鐵素體的含量而導(dǎo)致焊接性能的惡化，故設(shè)定其上限值為13%，優(yōu)選為12%以下。

Mo：2.0-3.0%

Mo為鐵素體形成元素，和鐵素體含量的控制有關(guān)，且也是很好的固溶強化元素，對降低Ms點與Md_（30/50）點也有一定的效果，故下限設(shè)定在2.0%，優(yōu)選為2.2%；但含量太高時，會有形成碳化物的傾向而對低溫性能有害且會增加生產(chǎn)成本，故設(shè)定其上限為3.0%，優(yōu)選為2.8%。

N：0.04-0.12%

N為強力的奧氏體形成元素，并且是降低Ms點與Md_（30/50）點最有效的元素，對提升不銹鋼強度性能非常有效，故設(shè)定其下限值為0.04%，優(yōu)選為0.06%；但含量過高時，容易造成鑄件氣孔，且容易與鉻、鉬等元素形成氮化物，而對低溫性能不利，故設(shè)定其上限值為0.12%，優(yōu)選為0.1%。

其它不可避免的雜質(zhì)

這些雜質(zhì)元素對低溫韌性與焊接性能都不利，且會有害于鑄造性能；故設(shè)定為：Sn≤0.015%，As≤0.01%，Pb≤0.01%，Sb≤0.01%，且其總和需≤0.035%，優(yōu)選為≤0.03%。

鉻鎳當(dāng)量與鐵素體含量的控制：不銹鋼中鐵素體的含量與鉻鎳當(dāng)量比和熱處理冷卻速度有關(guān)，鉻鎳當(dāng)量太低時，形成的鐵素體含量太少，會影響到焊接性能，故限定鉻鎳當(dāng)量比的下限為1.0；但鉻鎳當(dāng)量比太高時，形成的鐵素體含量太高，而鐵素體在低溫會脆化，且將導(dǎo)致連續(xù)長條狀的鐵素體，而影響到低溫塑性與韌性，故設(shè)定其上限值為1.2。在以上的基礎(chǔ)上，我們依ASTM A800規(guī)范可以確保組織中的鐵素體含量為2-12%，優(yōu)選為4-10%。鉻鎳當(dāng)量的計算依ASTM A800如下：鉻當(dāng)量=Cr+1.5Si+1.4Mo+Nb-4.99；鎳當(dāng)量=Ni+30C+0.5Mn+26(N-0.02%)+2.77。

Ms溫度點：Ms溫度點為奧氏體不銹鋼在未受應(yīng)力或應(yīng)變條件下，因低溫自發(fā)形成馬氏體的變態(tài)點，如果此溫度高于工況溫度，則閥門材料會因馬氏體變態(tài)導(dǎo)致的體積膨脹造成尺寸變化而影響密封性能，且馬氏體本身硬又脆，也會降低材料的延韌性能，故Ms點要越低越好，設(shè)計在零下273℃以下，Ms點的計算式如下：Ms（℃）=1305-41.7Cr-61.1Ni-33.3Mn-27.8Si-36.1Mo-1667(C+N)。

Md_(30/50)溫度點：Md_(30/50)溫度點為奧氏體不銹鋼在承受30%應(yīng)變導(dǎo)致50%馬氏體變態(tài)的溫度點，奧氏體不銹鋼鑄件在制造過程中難免會因制程因素而殘留部分應(yīng)力（或應(yīng)變），這種應(yīng)力（或應(yīng)變）會提升馬氏體變態(tài)的溫度而對低溫性能不利，故Md_(30/50)溫度點要越低越好，但以增加碳、氮或鉬、鈮等元素來無限制降低Md_(30/50)溫度，會導(dǎo)致碳氮化物的形成，以增加鎳元素來降低Md_(30/50)溫度又會導(dǎo)致鐵素體含量的降低，故在不影響鉻鎳當(dāng)量以控制鐵素體含量的條件下，使Md_(30/50)溫度點控制在零下80℃以下。

鑄件表面含碳量的降低：整個鑄件接觸面都以鉻砂造型，以降低鑄件表面的含碳量。

鋼水清凈度的改善-脫氧方式：連同鋁加入了硅鈣合金，以形成鈣鋁酸鹽使脫氧產(chǎn)物上浮，并降低脫氧產(chǎn)物的熔點、增加鋼水的流動性能。

熱處理工藝：為了確保鑄件鑄造偏析組織與第二相能完全固溶入基體組織，在一般不銹鋼的熱處理溫度基礎(chǔ)上，提高了20-40℃的保溫溫度；控制熱處理溫度為1080-1120℃。

焊補：為了確保焊道組織與母材組織的一致性，并避免焊補裂紋，使用了鎳含量較高的焊條，優(yōu)選E317焊條。

下面，利用試驗實例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于該試驗實例。

試驗實例

以中頻感應(yīng)電爐將316廢鋼、低碳鉻鐵等材料熔化，配置成符合本發(fā)明中規(guī)定的化學(xué)成分，如表一所示。表一中，共熔煉澆注了六爐鑄件，每一個爐次各澆注了一個ASTM A703規(guī)范規(guī)定的試樣坯，各爐成分如表一所示。

表一：化學(xué)成分與相關(guān)參數(shù)

這些成分與參數(shù)都符合本發(fā)明具體實施方式中的要求。接著每一個爐次的試棒都與鑄件同時進爐做熱處理，熱處理保溫溫度設(shè)定為1100℃，保溫兩小時后淬水，熱處理期間水溫不超過40℃，淬水前以紅外線測溫儀檢測鑄件溫度為980℃，符合預(yù)期。

爐號2、4、5試棒都依ASTM A370規(guī)范加工成拉伸性能試棒，并以微機控制電液伺服萬能試驗機WAW-600E進行拉伸試驗，低溫夏比沖擊試塊在雙制冷自動低溫沖擊試驗機中做零下196 ℃的沖擊試驗，檢測值如表二所示。

表二：機械性能

可以看出，常溫機械性能都能符合一般ASTM A351-CF8M的要求，而應(yīng)該想到，更重要的是低溫沖擊韌性值至少為99.39J以上，甚高于國外先進國家對使用在此溫度（零下196℃）的沖擊值要求，如表三所示。

表三：各規(guī)范對低溫壓力容器韌性的要求

可知，這種材料在低溫下的延韌性能良好，沒有脆化問題；因此作為LNG閥門用材料的本體與其它結(jié)構(gòu)件具有很大的優(yōu)勢。

如圖1-2所示，從爐號1試棒中取樣做鐵素體含量分析，檢測標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 13298-2015，檢測結(jié)果如下：金相組織放大倍數(shù)100×，金相中未顯示晶界碳化物存在，且取樣1的鐵素體含量為9.4%，取樣2的鐵素體含量為8.1%，平均鐵素體含量為8.75%；且鐵素體在組織中皆為不連續(xù)的島狀或團塊狀組織；可以確認(rèn)這種比例的鐵素體對降低焊補裂紋會有很大的幫助，且在低溫下，材料承受應(yīng)力時大部分的拉張應(yīng)力都會由基體的奧氏體組織承受，而不會因為鐵素體的低溫脆性影響到整體材料的延韌性能。

如圖3-4所示，從爐號 3 中取樣做夾渣率分析，判定標(biāo)準(zhǔn)為TB/T 2452-93，檢測結(jié)果如下：Ⅳ型夾雜物1級，Ш型夾雜物2級，夾渣率級別合格，應(yīng)該知道，鋼材中的夾雜物在低溫時因其膨脹系數(shù)與母材間有很大的差異，故在承受低溫時，會因收縮量不同導(dǎo)致應(yīng)力問題，可能提升Ms點而導(dǎo)致馬氏體變態(tài)，更可能成為應(yīng)力集中點，而成為裂紋起始點；故降低夾渣率對低溫材料的使用性能也很關(guān)鍵。

如圖5-10所示，將爐號6的試棒放入液氮槽中做兩次零下196℃的低溫處理，每次保溫時間為2小時，恢復(fù)到常溫后，檢測是否有馬氏體形成，檢測結(jié)果如下：組織中未見馬氏體；可以確定在調(diào)整化學(xué)元素，控制Ms點溫度與Md_(30/50)點的溫度，并降低制程中可能產(chǎn)生殘留應(yīng)力的因素后，可以得到完全沒有馬氏體組織的奧氏體不銹鋼；因而，有取消深冷處理的必要性。

如圖11-12所示，鑄件低溫下的尺寸變化量，以實際鑄造鑄件對比一般低溫材料常用的F316做對比試驗，結(jié)果如下：（1）F316尺寸變化百分比在+0.3~-1.0之間浮動，從數(shù)據(jù)上看，主要集中于+0.3~-0.5之間。（2）本發(fā)明材料（編號CF8M-DT）尺寸變化百分比在+0.1~-0.1之間浮動，尺寸變化較為穩(wěn)定。因此，可以確定本發(fā)明的材料在低溫下的尺寸穩(wěn)定性較一般常用的F316還要穩(wěn)定。

產(chǎn)業(yè)可能的發(fā)展

根據(jù)上述的數(shù)據(jù)，可知本發(fā)明的材料可以在不經(jīng)過深冷處理的條件下，便具有尺寸穩(wěn)定性高且低溫沖擊性能優(yōu)秀，可以取消目前國內(nèi)低溫材料需經(jīng)過兩次甚至三次低溫處理的過程，除了可以降低制造成本、減少設(shè)備投資之外，還避免了可能生成馬氏體的隱憂；對于提升國內(nèi)產(chǎn)業(yè)自主能力，取代進口產(chǎn)品將有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做任何簡單的修改、均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。