CN1007993B - 钙硫复合奥氏体易切削不锈钢 - Google Patents

Abstract

本发明属于奥氏体易切削不锈钢领域，主要适用于接触硫酸、硫酸盐、氯化物等介质的石油化工领域中仪器仪表的结构件和零部件用材料。

本发明钢主要是以Ca、S作为易切削元素，同时还加入高于2.4%的Mo含量，用以提高易切削不锈钢在硫酸等介质中的耐腐蚀性。另外本发明钢的焊接性能，切削表面光洁度和a_K值等性能均高于其它同类易切削不锈钢。而且机械加工性在同样的切削工艺条件下进行机加工比较，比同类S系易切削不锈钢刀具寿命至少可提高1倍。

Description

本发明属于奥氏体易切削不锈钢领域。主要适用于接触硫酸盐、氯化物等介质的石油化工领域中仪器仪表的结构件和零部件用材料。

目前国内石油化工用仪器仪表中结构零部件一般均采用0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢或316不锈钢，这两种不锈钢虽然有较好的耐腐蚀性能，但其机加工性能很差，刀具使用寿命低，由于上述钢号热传导性差，塑性高，易于产生加工硬化等特性。美国在1971年公布了一项专利（3，563，729）是以硫做为易切削元素的S系易切削钢种，这种钢虽然能提高钢的机加工性能，却降低了钢的耐腐蚀性能、机械性能和冷热加工性能，在接触强烈腐蚀介质时不能用，也不能用于焊接件。还有日本也公开许多专利文献，如特开昭52-44717介绍一种Se-S系易切削不锈钢，该钢种因S含量较高，而Mo含量又很低，因此它的耐腐蚀性不好，在硫酸介质中使用效果不佳。该专利申请公开认为，当Mo含量＞2%，则易切削钢的机加工性和热加工性能会降低。

另外日本的其它几项专利文献JP55-85657，57-63668，57-89463，58-120769还介绍了几种以Se、S或N、Pb等不同成分的易切削不锈钢。采用Se作为易切削钢的添加元素，虽然不会降低该钢种的耐腐蚀性能和机械性能，但Se在冶炼时发生的SeO₂ 气有毒，使该钢种在使用时受到限制，而且Se的资源也很缺乏。采用N作为添加元素的易切削不锈钢，能提高钢种的强度，但降低了该钢种的抛磨性能，因此作为机加工用材是不合适的。总之上述专利文献不但在钢种的成分上各有所差异，而且在性能上均存在有不足之处。

本发明的目的是提供一种机械加工性能好，耐腐蚀性能好的钙硫复合奥氏体易切削不锈钢材料。

为了实现上述目的，本发明采用钙硫元素复合加入铬、镍、钼为基的奥氏体不锈钢中，以提高钢的机械加工性能，其化学成分为（重量%）C≤0.08%;Si≤0.8%;Mn≤1.5%;S0.04～0.07%;P≤0.04%;Cr16-18%;Ni12-14%;Mo2.4-3.4%;Cu0.4～0.6%;Ca0.004～0.008%，其余为铁。在本发明钢中，Ni元素主要是提高钢的耐蚀性，使钢形成全奥氏体组织。Cr元素提高钢的耐蚀性，一般合金为16-18%。Si、Mn为钢的脱氧而加入的。但对钢的耐腐蚀性和热加工性都有所降低，因此对钢中含量应加以控制。S元素做为易切削元素加入钢中的，提高钢的机加工性能，而且S含量越高则钢的机加工性能也越好。但是S含量过高则会降低钢的耐腐蚀性能，机械性能和冷热加工性能。因此本发明钢将S含量的成分定为（重量%）0.04～0.07%。Ca也是做易切削元素加入钢中，Ca在钢中以CaO，SiO₂，Al₂O₃夹杂或（MnCa）S存在。这两种夹杂对提高钢的机加工性能有利。本发 明钢是以Ca元素部分取代S元素加入钢中的，因而可以减少S元素对钢的不利影响，改善钢的塑性。提高了机加工时车刀的使用寿命和生产效率。经试验表明S元素显著降低钢材的耐腐蚀性，其主要原因是钢中含S元素在腐蚀介质中释放出H₂S。在本发明钢中加入（重量%）2.4～3.4%Mo，这样钢在腐蚀介质中亦有Mo₂S析出，明显的减少了H₂S的释放量，抵消了S元素降低钢的耐腐蚀性能的影响，Mo不但能提高钢在硫酸、硫酸盐，氯化物介质中的耐腐蚀性，尤其在含S钢中，Mo元素的加入量对提高钢的耐腐蚀性更为重要。经试验证明，提高Mo元素的含量不但可以提高含S量的腐蚀电位，而且还降低了含S钢的腐蚀电流，因为钢的腐蚀电位越高和腐蚀电流越低，则钢的耐腐蚀性就越好。另外对本发明钢中的C、P、Cu元素含量应控制在上述规定成分范围内。

本发明钢的生产方法可以采用真空感应炉冶炼，也可以采用电炉钢包喷吹技术炼钢，然后再将钢水铸锭、锻造→开坯、轧制成不同规格的钢材，再经固溶软化热处理后亦可将钢材加工成所需部件。

本发明钢与现有技术相对比，具有以下特点。

1.本发明钢与日本专利申请公开昭52-44717相比较，具有耐腐蚀性好，经试验证明，在Ca、S易切削不锈钢中当Mo含量低于2.0%时耐腐蚀性能明显低于Mo含量高于2.4%的易切削不锈钢，在1%、5%的H₂SO₄溶液中经6小时耐腐蚀性能比较见表1。

表1 不同Mo含量易切削钢的耐腐蚀性能比较（腐蚀率 克/米²小时）

试验编号 Mo%含量 1%H₂SO₄5%H₂SO₄

33    2.6    0.91    7.5

35    2.0    1.02    15.1

2.本发明钢机械加工性能好，在同样的切削工艺条件下进行切削加工，刀具切削寿命至少可提高1倍。

3.本发明易切削不锈钢在焊接性能、切削加工后的光洁度和αk值均高于同类易切削不锈钢的性能。

实施例

本发明钢的实施例是采用真空感应炉冶炼了四炉不同成份的易切削不锈钢。其化学成份见表2（重量%）

本发明钢经冶炼后铸锭、轧制、固溶软化处理再切削加工成不同的零部件。经试验、检测其各项性能见表3。

表3 本发明钢实施例的腐蚀性能（腐蚀率：克/米²时）

序    试验温度    试验时间    硫酸浓度

号    ℃    小时    1%    5%

1    沸    5    0.91    7.19

2    沸    5    0.92    7.20

3    沸    5    0.90    7.15

4    沸    5    0.93    7.30

Claims (1)

1、一种钙硫复合奥氏体易切削不锈钢，其特征在于这种钢的化学成份为(重量%)：C≤0.08%；Si≤0.8%；Mn≤1.5%；S0.04～0.07%；P≤0.04%；Cr16～18%；Ni12-14%；Mo2.4～3.4%；Cu0.4～0.6%；Ca0.004～0.008%；其余为Fe%。