CN101348886A - 一种高铝低镍不锈钢 - Google Patents

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CN101348886A CNA2008100183187A CN200810018318A CN101348886A CN 101348886 A CN101348886 A CN 101348886A CN A2008100183187 A CNA2008100183187 A CN A2008100183187A CN 200810018318 A CN200810018318 A CN 200810018318A CN 101348886 A CN101348886 A CN 101348886A
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喇培清
刘致远
郝远
曾丽
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Abstract

一种高铝低镍不锈钢，主要工作在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中，按质量百分比计，其成分为：Ni：3～9％，Cr：18％，Al：2～6％，Si：1.5％，C：0.1％，余量为Fe；本发明以1Cr18Ni9合金为基础，在合金中加铝代替部分的镍，由于铝的加入，在熔炼过程中，它与铁和镍发生相互作用，最终在合金中生成了(Fe，Ni)Al金属间化合物强化相，从而大大的提高了合金的机械性能。

Description

一种高铝低镍不锈钢
技术领域
本发明涉及一种不锈钢材料，主要工作在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中。
背景技术
目前不锈钢的种类繁多，由于具有的不锈和耐蚀性并有其它许多优良性能，在各工业部门以及日常生活中，已获得了广泛而大量的应用。但是，目前我国石油化工，能源及民用不锈钢大多是以镍铬合金为主要的合金材料，这种合金钢含紧缺的镍合金元素，近年来随着国际镍价快速上涨，使得镍铬系不锈钢生产成本上升。因此，发展低镍不锈钢，对于镍资源严重缺乏的中国来说，具有十分重要的意义。
现在使用的不锈钢不足之处主要是：抗高温氧化性能适中以及制造成本高等。以上这些不足都会使得合金的使用寿命下降，不但浪费大量战略性资源镍、铬。而且增加了备件的消耗，降低了作业率，增加了工人的劳动强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铝低镍不锈钢。
本发明是一种高铝低镍不锈钢，按质量百分比计，其成分为：Ni：3～9％，Cr：18％，Al：2～6％，Si：1.5％，C：0.1％，余量为Fe。
为使本发明具有良好的综合性能，采用了沉淀强化理论：即以1Cr18Ni9合金为基础，在合金中加铝代替部分的镍。由于铝的加入，在熔炼过程中，它与铁和镍发生相互作用，最终在合金中生成了(Fe，Ni)Al金属间化合物强化相，从而大大的提高了合金的机械性能。
目前使用的1Cr18Ni9材质，其抗氧化能力主要依赖于Cr2O3氧化膜的形成。但合金表面的a-Cr2O3膜与基体之间热膨胀系数相差较大，在热应力作用时容易剥落，塑性也差，在表面变形时容易造成裂纹，同时在温度高于900℃的条件下，易氧化成挥发性的CrO3，挥发引起氧化膜的变薄(这是形成Cr2O3膜的合金和涂层只能在1000℃以下使用的主要原因之一)。当在合金中加入铝时，由于生成了Al2O3氧化膜是不挥发的，比Cr2O3具有更好的抗氧化能力和较低的氧化速率，可以用于更高的温度。在新合金中同时含有铬和铝，由于两者的协同作用，抗氧化的性能将非常明显。在提高材料综合性能的同时，降低合金的生产成本。
具体实施方式
本发明是一种高铝低镍不锈钢，其成分为(质量百分数)：Ni：3-9％，Cr：18％，Al：2～6％，Si：1.5％，C：0.1％，余量为Fe。
本发明的铸态组织基体为Y相加上强度和硬度都很高的(Fe，Ni)Al金属间化合物相，含有少量的碳化铬，形成了良好的铸态组织，具有很好的铸态性能。
本发明的铸态性能与1Cr18Ni9性能对比如下表：
性能   屈服强度σ0.2(MPa)   维氏硬度(HV)   高温氧化增重速率(g/m2.h)
  本发明   760～880   270～430   0.6～1.1
  1Cr18Ni9   350～420   150～180   1.2～0.13
压缩实验在岛津AT10t万能材料实验机上进行，最大载荷10t，压头速度2ktf/mm2.s；硬度在HBRVU-187.5型布洛维氏光学硬度计上测定，其测试条件为，载荷298N，加载持续时间30s；高温氧化实验是在AZ2000快速升温箱式电炉中进行，温度1200℃、氧化时间为25小时。
从表中可以看出，本发明的屈服强度、硬度都比1Cr18Ni9合金提高了很多，而高温抗氧能力也得到明显提高。上述的这些性能指数都是严格按照国家标准来执行的。同时、本发明的不锈钢也具有良好的焊接性能。
下面结合几个实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1：
按照配方称取相应元素的粉末，其质量百分含量为：Ni：7，Al：2，Cr：18，Si：1.5，C：0.1，余量为Fe。将称好的粉末在行星式球磨机中混合8小时，将混合好的粉末压制成φ20×50的圆柱，在WS-4非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼，电流为250A，反应前反复得抽几次真空，熔炼过程中采用氩气保护。在熔炼时将试样反复翻转熔炼几次，使它更好的熔化以减少缺陷。反应完成后试样在水冷铜坩锅中冷却至室温制得合金。
实施例2：
按照配方称取相应元素的粉末，其质量百分含量为：Ni：5，Al：4，Cr：18，Si：1.5，C：0.1，余量为Fe。将称好的粉末在行星式球磨机中混合8小时，将混合好的粉末压制成φ20×50的圆柱，在WS-4非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼，电流为250A，反应前反复得抽几次真空，熔炼过程中采用氩气保护。在熔炼时将试样反复翻转熔炼几次，使它更好的熔化以减少缺陷。反应完成后试样在水冷铜坩锅中冷却至室温制得合金。
实施例3：
按照配方称取相应元素的粉末，其质量百分含量为：Ni：3，Al：6，Cr：18，Si：1.5，C：0.1，余量为Fe。将称好的粉末在行星式球磨机中混合8小时，将混合好的粉末压制成φ20×50的圆柱，在WS-4非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼，电流为250A，反应前反复得抽几次真空，熔炼过程中采用氩气保护。在熔炼时将试样反复翻转熔炼几次，使它更好的熔化以减少缺陷。反应完成后试样在水冷铜坩锅中冷却至室温。

Claims (1)

1、一种高铝低镍不锈钢，按质量百分比计，其成分为：Ni：3～9％，Cr：18％，Al：2～6％，Si：1.5％，C：0.1％，余量为Fe。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758149A (zh) * 2012-06-06 2012-10-31 兰州理工大学 一种高铝不锈钢板材及其轧制方法
CN103266277A (zh) * 2013-06-14 2013-08-28 兰州理工大学 高铝2205不锈钢及其制备方法
CN103397141A (zh) * 2013-07-30 2013-11-20 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种高铝不锈钢的冶炼方法

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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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