專利名稱：量具用耐蝕不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，主要適用于工業(yè)氣氛和工況條件下使用的量具。
量具是用于測量長度的衡器，要求制作的材料在最終熱處理后，不僅要具有高的硬度及耐磨性，而且熱處理及時(shí)效變形小，易于機(jī)加工;同時(shí)，在工業(yè)氣氛下仍具有優(yōu)異的耐蝕性能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，量具用不銹鋼主要有4Cr13、4.5Cr13、6Cr18等。上述不銹鋼雖都具有一定的硬度及耐磨性，但只能滿足尺寸精度要求不高的一般量具材料的要求，對于精度要求高、耐蝕好的新一代量具，如數(shù)字顯示型量具等，顯然滿足不了使用要求。上述不銹鋼存在如下缺點(diǎn)①硬度低，耐磨性差，使用壽命低;②耐蝕性差;③熱處理及時(shí)效變形大，且易產(chǎn)生裂紋及折斷;④機(jī)加工性能較差，加工困難。
(參考文獻(xiàn)《工具技術(shù)》1992，第12卷，No1)
本發(fā)明的目的在于提高一種硬度高、耐磨性及耐蝕性優(yōu)異、熱處理及時(shí)效后變形小以及加工性能好的量具用耐蝕不銹鋼。
基于上述目的，本發(fā)明的主要技術(shù)方案是以4Cr13(馬氏體)為基體，調(diào)整碳、鉻配比，再加入少量鉬、銅、鎳和稀土元素，旨在進(jìn)一步強(qiáng)化基體，提高硬度，改善其金相組織和微觀結(jié)構(gòu)，全面改善該鋼的綜合性能，特別是耐磨性、耐蝕性及尺寸穩(wěn)定性。為此本發(fā)明量具用耐蝕不銹的具體化學(xué)成分(Wt%)為C0.50～0.60，Cr13.5～15，Mo0.10～0.20，Cu0.10～0.20，Ni0.05～0.6，Re0.01～0.10，Mn≤0.50，Si≤0.4，余為Fe。
現(xiàn)將各元素的作用及機(jī)理分述如下①鉻是鋼中的主要合金元素，當(dāng)鋼中含Cr量達(dá)到12%以上時(shí)，鋼在大氣中具有不銹蝕的效果;但當(dāng)其含量超過20%以上，對加工成形性不利，且增加了產(chǎn)品成本;若Cr含量太低，則球化退火后的硬度無法滿足量具的要求。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，鉻含量以14～16%為宜。
② C的主要作用是提高基體高溫和表面高頻淬火硬度的強(qiáng)化作用。C含量不宜低于0.5%，否則，盡管有一定數(shù)量的Mo來強(qiáng)化，但也不足以把硬度提高到所要求的值。C還與Cr配合，生成Cr23C6提高基體硬度。為此，Cr含量也不能比14%低得太多。當(dāng)C含量為0.5%時(shí)，Cr含量以14%為宜。C與Cr的配比為1/30～1/22。
③Mo可提高鋼的耐蝕性，但對鋼的塑性有不利的影響。加入一定量的Mo，并適當(dāng)提高Cr含量，可大大提高產(chǎn)品的耐蝕能力。
④加入Cu的主要作用，一是改善鋼的加工性能，減少脆裂;二是提高耐蝕性。Cu是通過下列途徑提高耐蝕性的(1)Cu的單純作用，即主要是Cu的二次析出，析出的Cu起著陰極的作用，從而促進(jìn)了鋼的鈍化;另外，所析出的Cu起著陰極反應(yīng)中心，可避免鈍化膜的還原性溶解;再者，Cu一般析出在鈍化膜的缺陷處-鈍化膜的微小孔隙中，這樣就將基體金屬和溶液隔開，阻礙鋼的基體通過孔隙的溶解行為。(2)Cu與Mo相配的復(fù)合作用，在含Mo、Cu的不銹鋼中，在表面膜中的活性區(qū)既富集Mo，也富集Cu，在少量Cu離子和MoO＝4的催化作用下，促進(jìn)Mo和Cu的溶解，特別是促進(jìn)Mo的溶解，使之迅速形成大量氧化性很強(qiáng)的MoO＝4，變還原介質(zhì)為氧化性介質(zhì)，促進(jìn)Cr的鈍化，致使鋼表面Cr含量大量富集，變活性區(qū)為鈍化區(qū)。甚至在一定條件下，可使不銹鋼全面鈍化，從而大大地提高了不銹鋼的耐蝕性。
由于Mo-Cu復(fù)合作用是一個(gè)相互促進(jìn)的連鎖式化學(xué)反應(yīng)，因此，反應(yīng)十分迅速，MoO＝4聚集的速度會大大超過由于對流、擴(kuò)散所造成的濃度降低速度，從而保證電極附近的氧化性氣氛。
⑤加入稀土元素的作用，一則可以提高鋼的清潔度，即減少了鋼中夾雜物，也即減少了鋼中腐蝕的活性點(diǎn);二則可改變夾雜物的形態(tài)，使鋼中夾雜物球化得更好。從而減少腐蝕率;三則稀土與鋼中最易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的MnS·Al2O3復(fù)合夾雜物形成MnS·Al2O3·Re稀土夾雜物，其腐蝕電位遠(yuǎn)較一般MnS·Al2O3高，所以也提高了鋼的耐蝕性。
本發(fā)明可采用高頻或中頻感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐、電弧爐等冶煉、澆注成鋼錠，以鍛造開坯，然后軋制成板材、棒材或帶材等產(chǎn)品，同時(shí)也可直接澆注成鑄件。
本發(fā)明量具用耐蝕不銹鋼經(jīng)最終熱處理后可達(dá)到如下力學(xué)性能σb≥770 N/mm2δ≥19%HRC≥58而且還具有一定的韌性，熱處理過程中及熱處理后不開裂、不變形。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)①該鋼硬度高，耐磨性好。
②耐蝕性好，在各種不同的工業(yè)氣氛中不銹蝕。
③熱處理和時(shí)效后不變形，尺寸穩(wěn)定。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的化學(xué)成分，冶煉了五爐本發(fā)明量具用耐蝕不銹鋼，其具體的化學(xué)成分如表1所示。五爐鋼中，爐號1.2為真空感應(yīng)爐冶煉，爐號3、4為中頻感應(yīng)爐冶煉，爐號5為電弧爐冶煉。澆注成鋼錠后，采用鍛造開坯，軋成棒材和板材。并從中取樣，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)和腐蝕性能試驗(yàn)。腐蝕性能試驗(yàn)采用鹽霧試驗(yàn)。上述試驗(yàn)結(jié)果列入表2。
表1實(shí)施例本發(fā)明的化學(xué)成分
表2實(shí)施例及對比例的力學(xué)性能和腐蝕性能
注鹽霧試驗(yàn)按ISO/DIS9227標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，耐蝕性按ISO1462標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，即以單位面積上的銹蝕點(diǎn)數(shù)計(jì)算，表中所列數(shù)據(jù)為每平方厘米面積上的銹蝕點(diǎn)數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種量具用耐蝕不銹鋼，其特征在于化學(xué)成分(Wt%)為C0.50～0.60，Cr13.5～15，Mo0.10～0.20，Cu0.10～0.20，Ni0.05～0.6，Re0.01～0.10，余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼，其特征在于化學(xué)成分(Wt%)中，Mn≤0.50，Si≤0.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼，其特征在于碳鉻配比為1/30～1/22。
全文摘要
本發(fā)明提供一種量具用耐蝕不銹鋼，其化學(xué)成分(wt％)為C0.50～0.6，Cr13.5～15，Mo0.10～0.20，Cu0.10～0.20，Ni0.05～0.6，Re0.01～0.10，Mn≤0.50，Si≤0.4，余為Fe。本發(fā)明以5Cr14為基體，再加入少量鉬、銅、鎳和稀土元素，旨在進(jìn)一步強(qiáng)化基體，提高耐磨性，同時(shí)改善金相組織和微觀結(jié)構(gòu)，全面改善該鋼的綜合性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅硬度高，耐磨性好，而且耐蝕性好，在工業(yè)氣氛下不銹蝕，熱處理后不變形，尺寸穩(wěn)定。
文檔編號C22C38/44GK1073987SQ9310163
公開日1993年7月7日 申請日期1993年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月19日
發(fā)明者林生, 陸正良, 高令遠(yuǎn) 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院