奧氏體不銹鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料工程領域，具體地，涉及鋼鐵材料領域，更具體地，涉及抗空蝕奧 氏體不銹鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 空蝕是一直困擾著鋼鐵行業(yè)的難題，從其發(fā)現(xiàn)至今約有150余年了，至今沒有一 個很好的解決方案。每年因鋼鐵空蝕造成嚴重的經(jīng)濟損失。鋼鐵空蝕發(fā)生的原因是由于低 壓區(qū)所形成的微氣泡在高壓區(qū)潰滅后所形成高速微射流打擊材料表面，進而造成材料表面 的嚴重損傷。空蝕是造成水輪機、汽輪機、水電站建筑等重大能源裝備運行失效的主要損傷 形式?？瘴g過程中所產(chǎn)生的噪聲可以使?jié)撏АⅣ~雷等水下兵器暴露行蹤，從而嚴重制約艦船 和潛艇以及魚雷等水中兵器作戰(zhàn)性能的提高。因此，提高材料的抗空蝕性能不僅具有顯著 的經(jīng)濟效益同時對提高水中兵器的作戰(zhàn)性能具有非常顯著的理論指導意義。316L奧氏體不 銹鋼具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能和力學性能，其常用于艦船上管道、彎頭、閥門等關鍵部件 的制造、海水泵的葉片材料以及蒸汽冷凝管的制造等。但是，隨著使用時間的延長，316L不 銹鋼的耐蝕性及其抗空蝕性能隨著使用時間的延長會顯著下降。特別是隨著艦船、水輪機 等流體機械不斷向高速、大功率方向發(fā)展，對材料的綜合力學性能提出了更高的要求。
[0003] 因此，抗空蝕性能更好的不銹鋼材料有待于進一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的 在于提出一種具有優(yōu)良抗空蝕性能的奧氏體不銹鋼。
[0005] 因而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種奧氏體不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明的 實施例，該不銹鋼包含：11?13重量％的鎳；1. 3?1. 7重量％的猛；15?18重量％鉻； 0. 7?I. 0重量％硅；0. 01?0. 03重量％碳；0. 01?0. 02重量％硫；0. 02?0. 04重量％ 的磷；4?10重量％的鑰；以及余量的鐵。發(fā)明人驚奇的發(fā)現(xiàn)，該奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的 抗空蝕性能。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種前述的不銹鋼的制備方法，包括：提 供預定量的鎳、錳、鉻、硅、碳、硫、磷、鑰和鐵，并在1550-1750°C下進行熔煉，以便獲得熔液； 將所述熔液在1600-1800°C下進行精煉10-70分鐘，以便獲得精煉后的熔液；將所述精煉后 的熔液冷卻至1450-1650°C后，加入到鑄鐵模中冷卻至室溫，以便獲得鑄錠；對所述鑄錠進 行切冒口以及去除氧化皮處理，然后將鑄錠在1150-1250°C條件下進行加熱，再進行鍛壓加 工，鍛壓變形量大于40%，以便獲得鍛件；以及將所述鍛件置于熱處理爐內(nèi)900°C -KKKTC 條件下保溫3-8小時，進行固熔處理，以便獲得所述不銹鋼。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用該方法獲得 的不銹鋼具有優(yōu)異的抗空蝕性能。
[0007] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0008] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ：
[0009] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的4種不銹鋼樣品在硫酸介質(zhì)中測得的 Mott-Schottky曲線不意圖；
[0010] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明基于的鈍化膜能帶彎曲示意圖；
[0011] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的4種不銹鋼樣品在3. 5% NaCl介質(zhì)中空蝕2 小時后不銹鋼材料表面的SEM形貌圖片；
[0012] 圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的4種不銹鋼樣品在3. 5% NaCl介質(zhì)中不銹鋼 材料的MDE曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種奧氏體不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明的實施例， 該不銹鋼包含：11?13重量％的鎳；1. 3?1. 7重量％的錳；15?18重量％鉻；0. 7?1.0 重量％硅；0. 01?0. 03重量％碳；0. 01?0. 02重量％硫；0. 02?0. 04重量％的磷；4? 10重量％的鑰；以及余量的鐵。發(fā)明人驚奇的發(fā)現(xiàn)，該奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的抗空蝕性 能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，鑰的含量不受特別的限制，只要能滿足不銹鋼生產(chǎn)工藝的 要求，并能提高不銹鋼的抗空蝕性能即可。目前，如果鑰的含量超過10重量％，不銹鋼的生 產(chǎn)難度大，一般情況下，鑰含量不超過10重量％。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述不銹鋼 包含 4?8重量％的鑰。由此，不銹鋼的抗空蝕性能好，綜合性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單。其 中，不銹鋼包含：8重量％的鑰，抗空蝕性更佳，并且綜合性能優(yōu)異，生產(chǎn)工藝簡單。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種前述的不銹鋼的制備方法，包括：提 供預定量的鎳、錳、鉻、硅、碳、硫、磷、鑰和鐵，并在1550-1750°c下進行熔煉，以便獲得熔液； 將所述熔液在1600-1800°C下進行精煉10-70分鐘，以便獲得精煉后的熔液；將所述精煉后 的熔液冷卻至1450-1650°C后，加入到鑄鐵模中冷卻至室溫，以便獲得鑄錠；對所述鑄錠進 行切冒口以及去除氧化皮處理，然后將鑄錠在1150-1250°C條件下進行加熱，再進行鍛壓加 工，鍛壓變形量大于40%，以便獲得鍛件；以及將所述鍛件置于熱處理爐內(nèi)900°C -KKKTC 條件下保溫3-8小時，進行固熔處理，以便獲得所述不銹鋼。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用該方法獲得 的不銹鋼具有優(yōu)異的抗空蝕性能。
[0017] 其中，需要說明的是，預定量的鎳、錳、鉻、硅、碳、硫、磷、鑰和鐵是指工業(yè)生產(chǎn)中適 于獲得前述的奧氏體不銹鋼的鎳、錳、鉻、硅、碳、硫、磷、鑰和鐵的含量。利用預定量的上述 成份，采用本發(fā)明的方法制備的不銹鋼產(chǎn)品，各元素的重量百分含量符合前述奧氏體不銹 鋼的要求。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，鑰是以純鑰形式提供的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，鑰是以鑰鐵中間合金形式提供的。由此，以鑰鐵中間合金形 式的鑰熔點低，進而，不銹鋼的熔煉溫度低，節(jié)約能源。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鑰鐵中間合金中鑰的含量為60重量％。由此，鑰的熔 點低，不銹鋼的熔煉溫度低，根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，所述熔煉在1580-1680°C下進行， 節(jié)約能源。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述精煉在1620-1680°c下進行。由此，精煉效果好。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鍛壓變形量大于60%。由此，合金組織均勻程度好。
[0023] 下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明 性的，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0024] 實施例1
[0025] 按照本發(fā)明的方法，制備4種鑰含量不同的抗空蝕奧氏體不銹鋼，具體步驟如下：
[0026] 1、分別將重量百分比如下的4份煉鋼原料于中頻熔煉爐內(nèi)1700°C左右進行熔煉， 少量稀土鈰作為除氣劑，其中，4份原料的組成及各成份的重量百分比如下：
[0027] 1# :12%的 Ni, 1. 55%的 Mn, 17%的 Cr,0· 82%的 Si,0· 025%的 C，2. 5%的 Mo,以 及余量Fe ;
[0028] 2# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0· 025% 的 C，4% 的 Mo,以及 余量Fe ;
[0029] 3# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0.025% 的 C，6% 的 Mo,以及 余量Fe ;
[0030] 4# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0.025% 的 C，8% 的 Mo,以及 余量Fe。
[0031] 2、將獲得的4種熔液分別在1650°C下進行精煉30分鐘，精煉結(jié)束后在1630°C靜 置30分鐘，繼續(xù)降溫至1600°C后將合金熔液澆入鑄鐵模中，冷卻至室溫即可。
[0032] 3、分別對獲得的4種鑄錠進行切冒口以及去除氧化皮處理，然后對鑄錠在1180°C 進行加熱，然后進行鍛壓加工，鍛壓變形量大于40 %。
[0033] 4、鍛壓結(jié)束后分別對4種鍛件在熱處理爐內(nèi)900°C _960°C下保溫5個小時，進行 固熔處理，獲得4種不同鑰含量的不銹鋼。
[0034] 經(jīng)檢測，上述4種抗空蝕合金各元素重量百分比如下：
[0035] 1# 樣：0· 02 % C，0. 8 % Si, 1. 5 % Mn, 11. 9 % Ni, 17 % Cr，0. 028 % Ρ，0· 013 % S， 2. 5% Mo以及余量Fe ;
[0036] 2# 樣：0· 019 % C，0. 8 % Si, 1. 5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 029 % Ρ，0· 014 % S， 3. 98% Mo以及余量Fe ;
[0037] 3# 樣：0· 019 % C，0. 79 % Si, 1. 5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 03 % Ρ，0· 015 % S， 5. 99% Mo以及余量Fe ;
[0038] 4# 樣：0.018% C，0.78 % Si, 1.5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0.029 % P，0.014 % S， 7. 97% Mo以及余量Fe。
[0039] 實施例2 :
[0040] 按照本發(fā)明的方法，制備4種鑰含量不同的抗空蝕奧氏體不銹鋼，具體步驟如下：
[0041] 1、分別將重量百分比如下的4份煉鋼原料于中頻熔煉爐1700°C左右進行熔煉，少 量鎳鎂作為除氣劑，其中4份煉鋼原料的組分及各組分重量百分比如下：
[0042] 1# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，2. 5% 的 Mo,以及余 量Fe ;
[0043] 2# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，4% 的 Mo,以及余量 Fe ；
[0044] 3# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，6% 的 Mo,以