CN102534394A - 一种聚变堆用控氮型低活性铁素体/马氏体钢 - Google Patents

Abstract

本发明属于马氏体钢，具体涉及一种聚变堆用低活性铁素体/马氏体钢。一种低活性铁素体/马氏体钢，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.051％；余量：金属铁。本发明的优点是：用本申请所列组份含量所制造的低活性铁素体/马氏体钢在抗拉强度、屈服强度、延伸率方面完全满足要求，同时满足聚变堆的低活性要求。

Description

一种聚变堆用控氮型低活性铁素体/马氏体钢

技术领域

本发明属于马氏体钢，具体涉及一种聚变堆用低活性铁素体/马氏体钢。

背景技术

产氚实验包层模块(TBM)是国际热核试验反应堆(ITER)国际合作组织各成员国自行研究的主要内容，计划要在ITER运行后期放入，放在装置中中子流强最高、热流密度最大的赤道面位置，来模拟和测试与未来聚变发电堆相关的材料和技术。作为包层第一壁的结构材料必须满足在聚变堆中恶劣的环境下对中子辐照破坏具有足够的抵抗能力，能承受高温及温度变化带来的热应力，与其它模块和等离子体材料以及冷却剂、增殖剂等具有相容性，并能保持整体机械力学性能和尺寸的稳定性，还要考虑到原材料充足性、技术成熟性及经济性等诸多问题。

现有技术中有部分特殊钢种用于裂变反应堆，如P/T91钢等，这些钢种的主要合金元素有Nb、Mo、Co、Ni等，虽然现有技术中的钢种在热物理性能、机械性能等方面基本能满足要求，但是会生成长久放射性产物。对聚变堆结构材料而言，在聚变反应产生的高能中子的辐照下不生成长久放射性产物是对其最基本的要求。低活性材料的含义就是经过若干年辐照后其放射性主要来自于短寿命或中等寿命放射性核素，这样，材料自停堆起放置100年后其放射性水平能降低80％以上使之满足手工处置的条件。因此现有技术中的合金材料无法同时满足聚变堆材料的低活性特性要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种满足聚变堆材料的低活性特性要求的低活性铁素体/马氏体钢。

本发明是这样实现的：一种低活性铁素体/马氏体钢，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.08％～0.12％；0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.050％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.03％～0.045％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.5％；钨：1.55％；锰：0.50％；钽：0.10％；钒：0.24％；碳：0.10％；氮：0.03％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％；钨：1.6％；锰：0.45％；钽：0.09％；钒：0.27％；碳：0.11％；氮：0.035％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.7％；钨：1.45％；锰：0.60％；钽：0.11％；钒：0.25％；碳：0.11％；氮：0.045％；余量：金属铁。

本发明的优点是：用本申请所列组份含量所制造的低活性铁素体/马氏体钢在抗拉强度、屈服强度、延伸率方面完全满足要求，同时满足聚变堆的低活性要求。

进一步的，当氮的含量控制在0.03％～0.045％范围内时，各项参数更好。

附图说明

图1是用传统技术制造钢材进行室温拉伸的断口照片；

图2是放射性活度随停堆时间的变化的示意图；

图3是衰变余热随停堆时间的变化的示意图；

图4是用本申请技术制造钢材进行室温拉伸的断口照片；

图5是本申请钢材经不同温度长时间时效处理后的力学性能变化的示意图；

图6是现有技术的钢在经热处理后的用透射电镜拍摄的微观组织照片；

图7是现有技术的钢在经热处理后的碳化物类型分析(x射线衍射)；

图8是本发明的钢在经热处理后的用透射电镜拍摄的微观组织照片；

图9是本发明的钢在经热处理后的碳化物类型分析(x射线衍射)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

一种低活性铁素体/马氏体钢，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.08％～0.12％；0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.050％；余量：金属铁。

上述低活性铁素体/马氏体钢，按照质量百分比计算其各个成分及含量的优选范围为：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.03％～0.045％；余量：金属铁。

为保证该钢的低活性特性，合金中活性杂质含量需控制在较低的水平，其中比较主要的杂质包括：铌、钼、镍、铜、铝和钴，这些杂质的含量均应小于质量百分比0.01％。

本发明添加的各个有效成分的含量虽然很小，但是每种有效成分均有各自的作用，具体为：

铬：Cr含量为7％～9％时低活性铁素体/马氏体钢具有最低的DBTT(韧脆转变温度)，还可以显著提高钢的再结晶温度。但另一方面，该钢中还含有其它铁素体形成元素如W、V等，Cr含量过高则容易形成δ相(含δ相会影响钢材的塑性和韧性)，Cr含量过低会导致钢材的强度低同时影响DBTT参数(值)。为了保证得到完全马氏体组织，本申请中Cr的质量份数选择8.3％～8.7％。

钨：合金的高温强度随着W含量的增加而提高，但是W含量过高将会在晶界形成Laves相(Cr，Fe)₂W，从而在缺口冲击试验时成为裂纹源。本申请选取的W含量为1.45％～1.6％，既保证了合金具有较好的高温强度，又不形成易引起脆性断裂的Laves相。

钽、钒：Ta与C、N等形成碳氮化物，在固溶处理时钉扎奥氏体晶界，从而起到细化晶粒的效果，但是过高的Ta含量一方面会形成太多的碳化物引起脆性断裂，另一方面会因为吸收了太多的C而不能保证合金在形成马氏体时所需的C含量。因此本申请选取Ta的含量为0.08％～0.12％，Ta的优选范围为0.09％～0.11％。同时为了更好的细化晶粒，加入了0.24％～0.28％的V。

氮：现有技术的钢种在经高温长时热时效后性能即发生较大的恶化，从而影响材料的安全使用，其原因为长时间运行后材料的微观组织发生了变化，出现了马氏体板条的粗化以及碳化物的长大等。现有技术的钢种在经合适的热处理(固溶处理+回火处理)后微观组织为板条状马氏体，其微观组织及碳化物类型分析结果见图6和图7。图6为不含氮的低活性铁素体/马氏体钢的透射电镜观察图片，其中上面的箭头所指位置表示M23C6(M表示Fe，Cr，W)型碳化物，下面的箭头所指表示MC型碳化物(M表示Ta，V)。图7为对该钢中的碳化物进行萃取后进行的x射线衍射分析。由图可以得出在晶界和板条界析出M23C6(M表示Fe，Cr，W)型碳化物，在板条内主要细小弥散分布的MC型碳化物(M表示Ta，V)。

本申请的钢种含有一定质量分数的氮，氮原子以间隙原子形式处于晶格中，氮含量的增加导致间隙原子的增多，相变过程中位错钉扎作用越大，造成大量的位错。在热处理条件下，当氮含量超过0.025％(质量百分数)时，Ta、V等元素与氮、碳元素结合在基体上以更为稳定的碳氮化物形式析出。本申请的钢种在经合适的热处理(固溶处理+回火处理)后微观组织也为板条状马氏体，其微观组织及碳化物类型分析结果见图8和图9。图8为含氮量为0.025％的低活性铁素体/马氏体钢的透射电镜观察图片，右侧箭头所指位置表示M23C6(M表示Fe，Cr，W)型碳化物，左侧箭头所指位置表示MN型氮化物(M表示Ta，V)；图9为对该钢中的碳化物进行萃取后进行的x射线衍射分析结果。由图可以得出在晶界和板条界也析出M23C6(M表示Fe，Cr，W)型碳化物，但是在板条内则是细小弥散分布的氮化物MN(M表示Ta，V)。氮化物比碳化物更加稳定，在高温长期运行状态下不易长大。而且对该钢起到析出强化的作用，从而提高钢的强度，还可提高钢的低温韧性和组织稳定性，能够提高包层的使用寿命。但是，研究表明当含氮量超出0.05％(质量百分数)时，会影响材料的塑性和韧性，而且会导致残留奥氏体的产生。

氮对本申请的低活性铁素体/马氏体钢起到析出强化的作用，从而提高钢的强度，还可提高钢的低温韧性和组织稳定性。但是当氮含量过高，会影响材料的塑性，使钢变脆，因此本申请选取氮的质量分数为0.025％～0.050％，优选0.03％～0.045％。

为了进一步对本发明进行说明，申请人作了相关实验并对每组实验进行了室温拉伸实验，实验数据如下：

	C	Cr	W	V	Mn	Ta	N	Fe
									实验1	0.12	8.6	1.5	0.26	0.35	0.11	0.025	余量
实验2	0.10	8.5	1.55	0.24	0.50	0.10	0.03	余量.
									实验3	0.11	8.3	1.60	0.27	0.45	0.09	0.035	余量.
实验4	0.11	8.7	1.45	0.25	0.60	0.11	0.045	余量
									实验5	0.10	8.4	1.53	0.28	0.55	0.10	0.051	余量

对上述五组实验进行的室温拉伸实验数据如下：

由上述两个表格可以看出，当该钢中氮含量在0.03～0.045％(质量百分数)时，该钢具有较高的强度及较好的塑性，综合性能优于含氮量为0.025％的钢，当氮含量高于0.045％(质量百分数)时该钢的强度增加，但塑性变差。另外，根据微观组织观察分析及其它性能测试结果，可知当该钢中氮含量在0.03～0.045％(质量百分数)时具有更优的性能水平。

为了验证本申请的钢种在高温长时间运行的性能稳定性，申请人做了验证实验。实验对象是用实验2配比制造的低活性铁素体/马氏体钢经过热处理的板材，试演温度分别是550℃和600℃的长时热时效处理，同时做了未进行热时效处理的对比实验。热时效处理完成后对不同时间处理后的试样进行硬度测试及拉伸实验，即时效处理5000小时后从板材上切取试样，进行不同温度的硬度测试及拉伸试验。

实验中，硬度测试均采用HVS-1000数字式显微硬度计，载荷为9.8N，加载时间30s，对每个状态的材料十点打硬度，最后得到该状态材料的平均显微硬度值。本研究中经热处理的棒料按照国家标准GB/T4338-1995加工为标距部分尺寸为Φ5mm×25mm的拉伸试样，高温拉伸试验温度从300℃到600℃，每个试验温度用三个试样，结果取平均值。

由测试结果得到，材料在经过不同温度的长时时效处理后硬度变化很小，保持在215Hv左右。本申请的钢种在经过550℃和600℃长达5000小时的时效处理后，各试验温度下抗拉强度、屈服强度以及延伸率等力学性能参数并没有发生明显的变化，仍然保持在与未时效处理的材料相当的水平，表现出了良好的性能稳定性。具体表现为，附图中最上方的三条曲线表示抗拉强度，中间的三条曲线表示屈服强度，最下方的三条曲线表示延伸率，从图中可以看出表示相同含义的曲线几乎重合，因此无论是550℃/5000小时时效处理的钢材，600℃/5000小时时效处理的钢材，还是未经热时效处理的钢材在上述三个性能参数方面几乎一致。

申请人还用计算机对实验2配比制造的低活性铁素体/马氏体钢进行了放射性活度随停堆时间的变化以及衰变余热随停堆时间的变化的仿真试验，试验结果如附图2和附图3所示。从附图2和附图3中可以看出放射性活度和衰变余热均随停堆时间迅速下降，在达到10¹⁰(约为100年)秒后放射性活度和衰变余热均已下降到手工处置条件。因此本申请的低活性铁素体/马氏体钢完全可以满足聚变堆的低活性要求。

一种制造聚变堆用控氮型低活性铁素体马氏体钢的方法，包括下述步骤：

步骤一：制备铁-钨母合金

因为钨的熔点很高，在和其它合金元素一起熔炼时极难被熔化从而形成未溶化的钨成为裂纹源(如附图1中箭头所指的位置)，影响材料的性能。所以以制备铁-钨中间合金的方式加入钨，Fe-W母合金中W的质量百分比不超过20％。

本步骤所述的制备铁-钨合金的方法可以参用任意现有方法进行制备，本步骤是整个方法中唯一加入金属钨的步骤，而后续步骤中还可以继续添加金属铁，因此在本步骤中只要控制钨的质量百分比不超过铁-钨母合金的20％即可。金属钨的添加总量控制在聚变堆用控氮型低活性铁素体马氏体钢的1.45％～1.6％(质量百分比)。

本步骤制备的铁-钨母合金熔点低于1600℃，有利于后续熔炼步骤中钨的熔化。

步骤二：按照所述合金的化学成分按比例配料，铬、锰、钒、碳、钽等均选用高纯材料。采用真空感应熔炼的方法进行合金的一次熔炼。原材料添加顺序为纯铁、铁钨中间合金、纯铬、纯钒、碳、钽、锰，在熔炼过程中充入氮气并以控制氮气压力的方式加入氮。本步骤包括下述步骤：

步骤2.1：在真空感应炉中依次添加预先设计比例的纯铁、铁-钨母合金、纯钒、纯铬、碳；

步骤2.2：开炉抽真空，真空度达到5Pa以内时，开始送电，升温至1500～1550℃，原材料开始熔化，8～12分钟后，逐渐升高熔炼功率使温度达到1600～1650℃保持3～5分钟，待原材料完全溶化后，降低熔炼温度至1500～1550℃，进行8～12分钟的化清和精炼。

本步骤所述的抽真空是真空感应炉本身带有的功能，抽真空过程可以通过真空感应炉的仪表控制真空度。本步骤所述的送电使温度达到1500～1550℃，逐渐升高温度到1600～1650℃，再降低功率到1500～1550℃的过程依靠真空感应炉实现，通过真空感应炉上的仪表控制。本步骤所述的化清和精炼是本领域技术人员对熔炼过程不同阶段起的名词，本步骤只要控制熔炼温度和时间即可。

步骤2.2：通入氮气。通入氮气直到真空室的压力达到0.015MPa～0.025MPa，保持3分钟。

本步骤是整个加工方法中唯一加入氮的步骤，只要按照本步骤的要求控制充入氮气的压力和保持的时间就可以满足钢种所需氮的含量。

步骤2.3：加钽。本步骤是加入钽，继续溶化。传统做法是在步骤2.1直接加入钽，但是钽是易氧化元素，200℃就氧化了，因此很容易导致成品率低下。本发明先采用C作为还原剂将钢液中O含量控制在50ppm以下(只要在步骤2.1中按照本申请设计的含量加入C元素，在后续步骤中按照本申请提供的各项参数进行控制，那么在本步骤加入钽的时候O的含量必定可以控制在50ppm以下)，再二次下料加入钽，可以有效防止Ta的氧化损失。所述的加入C的过程在步骤2.1完成。

步骤2.4：加锰。通入氩气，至0.08MPa后加入纯锰块，进行短时搅拌，短时搅拌时间以不超过3分钟为准。因为锰熔点低，真空熔炼时容易挥发，锰的控制要通过增加压力(压力依靠通入的氩气实现，所述的压力就是前述的0.08MPa)，减少熔炼时间(所述的3分钟)来实现。

步骤2.5：生成钢锭。保持炉内压力为0.08MPa，将熔融的合金液浇注到氧化铝坩埚中，停电。待炉内冷却后拿出钢锭。

另外，如果考虑生产过程中的烧损率，各个组分的添加量应略大于预先设计值，可用采用如下的比例超量：碳超量添加18％，锰超量添加20％，钽超量添加10％，铬超量添加1％，钒超量添加1％，氮只需要按照前述的要求进行通气即可，不需要超量添加，钨在步骤2.1中制造，不需要超量添加。

步骤三：真空自耗重熔。

将真空感应熔炼得到的钢锭锻造成棒状，作为自耗电极(负极)，水冷坩埚为正极(接地)，二者均置于熔铸室内的真空状态下。当电极供以低电压大电流直流电时，二者之间产生电弧放电，自耗电极逐渐被熔入坩埚内，形成新锭。本步骤是本领域技术人员可以实现的。本步骤也称为二次重熔。

步骤四：热加工。对步骤三得到的钢锭进行锻造开坯，然后进行热轧成板。对步骤三得到的钢锭的热加工初始温度为1050℃～1150℃，终了温度为850℃～950℃。对经热加工得到的板材进行热处理，具体热处理工艺为：980℃固溶处理45min后空冷，随后在740℃进行90min的回火处理。本步骤是本领域的通用技术，本领域的技术人员可以根据实际情况进行相应的工艺参数调整。

与传统技术的方法相比，本发明方法的优点在于：①传统的熔炼低活性铁素体/马氏体钢工艺中钨是以纯钨的形式加入的，但是因为钨的熔点很高，达到3422℃，远高于纯铁的熔点1535℃，钨在和其它合金元素一起熔炼时极难被熔化，从而在钢中出现未溶化的钨，这些未溶化的钨会成为裂纹源进而影响材料的性能。图1为采用传统方法得到的低活性铁素体/马氏体钢的拉伸断口，在裂纹处可以看到未熔化的钨块。只有提高熔炼功率或熔炼时间才能使钨完全溶化，但是这样会出现其它元素的烧损严重，难以控制主要化学成分。本发明以真空感应熔炼的方式熔炼制备铁-钨母合金，Fe-W母合金中W的质量分数不超过20％，在此条件下，合金熔点低于1600℃。然后将铁-钨母合金与纯铁等原材料一起进行熔炼，这样可使高熔点的钨在低功率下加入钢中，而且不影响钢中钨含量的控制，图4中的拉伸断口就没有未熔化的钨。②低活性铁素体/马氏体钢对主元素含量的控制范围及杂质含量的要求很高，比如常规钢的主要合金元素镍、钼、硅等需控制在100ppm以下，硫、磷等含量需控制在50ppm以下，而且该钢种含有极易氧化损失的钽元素。采用常规钢的熔炼工艺很难达到该钢的熔炼要求，需采用真空感应熔炼+二次重熔的工艺进行合金的制备。但是，因为本发明的钢含有一定的氮含量、易氧化的钽以及对杂质的要求很严格，若用普通电渣重熔因其在空气中熔炼，本申请的钢中易氧化的元素在重熔过程中容易出现再次烧损，比如Mn、Ta等。用真空电渣重熔的工艺则因渣系中铝、硅等含量高不易控制杂质含量水平，而且该钢中的氮含量在重熔过程中会严重损失。真空自耗的二次重熔工艺不存在渣系的选择问题，在重熔过程中不会引入新的杂质，而且保证了不增氧。因此，为了保证该钢中的氮在二次重熔时不发生再次烧损，更好的保证主元素的控制范围以及得到低杂质含量的高纯钢，该钢的制备采用真空自耗重熔的制备工艺。③原材料的添加顺序，钽是极易氧化的元素，在熔炼过程中若环境中氧含量高则钽易与氧发生反应而损失，难以在钢中加入钽元素。因此需采用脱氧剂脱氧后再加入钽进行熔炼，本发明采用碳脱氧的方式。首先在熔炼炉中加入纯铁、铁-钨母合金、纯碳、纯钒，待完全溶化后，氧含量降低至50ppm以下再加入钽。另外，因为锰的熔点很低，若与其它元素同时加料则容易烧损，本发明在熔炼后期加锰，通入氩气，至0.08MPa后加入纯锰块，进行短时搅拌。因为锰熔点低，真空熔炼时宜挥发，锰的控制要通过增加压力，减少熔炼时间及控制冶炼温度来实现。

申请人按照国家标准《GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法》分析本申请方法制造的钢材中的夹杂物，非金属夹杂物的等级优于一级。

上述方法制备的控氮型低活性铁素体/马氏体钢主要合金成分控制精确且无偏析，纯净度高，氧含量控制在100ppm以下，活性杂质元素如镍、钼等含量各控制在100ppm以下，硫、磷等有害杂质元素含量可分别控制在50ppm以下，添加的氮含量可控制在0.025％～0.050％(重量百分比)。另外，采用上述方法制备得到的钢中没有发现未溶的高熔点元素钨，如附图4所示。

下面给出三个具体加工工艺过程

实施例一：制造前述实验2所列配比的控氮型低活性铁素体/马氏体钢的方法

首先采用真空感应熔炼方式制备铁-钨母合金，钨所占质量百分比为10.6％。合金成分为8.5％Cr、1.55％W、0.24％V、0.10％C、0.10％Ta、0.5％Mn、0.03％N、余量为铁(质量百分比)。按照合金设计成分配料，考虑到不同合金元素的烧损率，各原材料的配制应有不同的余量，余量按照前述的百分比计算。在真空感应熔炼炉中加入配制好的纯铁、铁-钨母合金、纯钒、纯铬、纯碳。开炉抽真空，真空度达到5Pa以内时，开始送电，升温至1500～1550℃，原材料开始熔化，8～12分钟后，逐渐升高熔炼功率使温度达到1600～1650℃保持3～5分钟，待原材料完全溶化后，降低熔炼温度至1500～1550℃，进行8～12分钟的化清和精炼。通入氮气，氮气压力达到0.015MPa，保持三分钟。加入钽，继续溶化。通入氩气，至0.08MPa后加入纯锰块，进行短时搅拌。保持炉内压力为0.08MPa，将熔融的合金液浇注到氧化铝坩埚中，停电。待炉内冷却后拿出钢锭。将真空感应熔炼得到的钢锭锻造成棒状，作为自耗电极(负极)，水冷坩埚为正极(接地)，在真空自耗炉中进行二次重熔。对经过二次重熔得到的钢锭进行锻造开坯，然后进行热轧成15mm厚的板材。对钢锭的热加工初始温度为1050℃～1150℃，终了温度为850℃～950℃。对经热加工得到的板材进行热处理，具体热处理工艺为：980℃固溶处理45min后空冷，随后在740℃进行90min的回火处理。

实施例二：制造前述实验3所列配比的控氮型低活性铁素体/马氏体钢的方法

首先采用真空感应熔炼方式制备铁-钨母合金，钨所占质量百分比为10.5％。合金成分为8.3％Cr、1.6％W、0.27％V、0.11％C、0.09％Ta、0.45％Mn、0.035％N、余量为铁(质量百分比)。按照合金设计成分配料，考虑到不同合金元素的烧损率，各原材料的配制应有不同的余量，余量按照前述的百分比计算。在真空感应熔炼炉中加入配制好的纯铁、铁-钨母合金、纯钒、纯铬、纯碳。开炉抽真空，真空度达到5Pa以内时，开始送电，升温至1500～1550℃，原材料开始熔化，8～12分钟后，逐渐升高熔炼功率使温度达到1600～1650℃保持3～5分钟，待原材料完全溶化后，降低熔炼温度至1500～1550℃，进行8～12分钟的化清和精炼。通入氮气，氮气压力达到0.02MPa，保持三分钟。加入钽，继续溶化。通入氩气，至0.08MPa后加入纯锰块，进行短时搅拌。保持炉内压力为0.08MPa，将熔融的合金液浇注到氧化铝坩埚中，停电。待炉内冷却后拿出钢锭。将真空感应熔炼得到的钢锭锻造成棒状，作为自耗电极(负极)，水冷坩埚为正极(接地)，在真空自耗炉中进行二次重熔。对经过二次重熔得到的钢锭进行锻造开坯，然后进行热轧成15mm厚的板材。对钢锭的热加工初始温度为1050℃～1150℃，终了温度为850℃～950℃。对经热加工得到的板材进行热处理，具体热处理工艺为：980℃固溶处理45min后空冷，随后在740℃进行90min的回火处理。

实施例三：制造前述实验4所列配比的控氮型低活性铁素体/马氏体钢的方法

首先采用真空感应熔炼方式制备铁-钨母合金，钨所占质量百分比为10.7％。合金成分为8.7％Cr、1.45％W、0.25％V、0.11％C、0.11％Ta、0.6％Mn、0.04％N、余量为铁(质量百分比)。按照合金设计成分配料，考虑到不同合金元素的烧损率，各原材料的配制应有不同的余量，余量按照前述的百分比计算。在真空感应熔炼炉中加入配制好的纯铁、铁-钨母合金、纯钒、纯铬、纯碳。开炉抽真空，真空度达到5Pa以内时，开始送电，升温至1500～1550℃，原材料开始熔化，8～12分钟后，逐渐升高熔炼功率使温度达到1600～1650℃保持3～5分钟，待原材料完全溶化后，降低熔炼温度至1500～1550℃，进行8～12分钟的化清和精炼。通入氮气，氮气压力达到0.025MPa，保持三分钟。加入钽，继续溶化。通入氩气，至0.08MPa后加入纯锰块，进行短时搅拌。保持炉内压力为0.08MPa，将熔融的合金液浇注到氧化铝坩埚中，停电。待炉内冷却后拿出钢锭。将真空感应熔炼得到的钢锭锻造成棒状，作为自耗电极(负极)，水冷坩埚为正极(接地)，在真空自耗炉中进行二次重熔。对经过二次重熔得到的钢锭进行锻造开坯，然后进行热轧成15mm厚的板材。对钢锭的热加工初始温度为1050℃～1150℃，终了温度为850℃～950℃。对经热加工得到的板材进行热处理，具体热处理工艺为：980℃固溶处理45min后空冷，随后在740℃进行90min的回火处理。

Claims (5)

1.一种低活性铁素体/马氏体钢，其特征在于：按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.08％～0.12％；0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.050％；余量：金属铁。

2.如权利要求1所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其特征在于：按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.03％～0.045％；余量：金属铁。

3.如权利要求1或2所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其特征在于：按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.5％；钨：1.55％；锰：0.50％；钽：0.10％；钒：0.24％；碳：0.10％；氮：0.03％；余量：金属铁。

4.如权利要求1或2所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其特征在于：按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％；钨：1.6％；锰：0.45％；钽：0.09％；钒：0.27％；碳：0.11％；氮：0.035％；余量：金属铁。

5.如权利要求1或2所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其特征在于：按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.7％；钨：1.45％；锰：0.60％；钽：0.11％；钒：0.25％；碳：0.11％；氮：0.045％；余量：金属铁。

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