CN102912237A - 一种高强度耐腐蚀不锈钢及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强度耐腐蚀不锈钢，通过添加Al元素、Zr元素等，并限定各元素的含量和制作工艺，增加了其机械性能，并且使得晶粒粒度更加均匀，使得其强度、硬度、耐热和耐腐蚀都得到了进一步的提高。本发明产品可以广泛应用于各种机械零部件，并可用船舶、航空等精密行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度耐腐蚀不锈钢，尤其是一种用于各种机械零部件、磨具等的高强度耐腐蚀不锈钢及其制作方法。
背景技术
现有的专利申请号为200610046063.6的专利公开了一种高强耐腐耐高温纳米合金钢材料及其制作方法，主要通过在钢液中加入Nb的同时，加入W、Mo、V等元素，使得合金钢中80％晶粒粒度小于50纳米，从事使得合金钢具有较好的强度、硬度、耐热和耐腐蚀等特点。
现有技术中各机械零部件对合金钢的要求越来越高，需要合金钢进一步提高其强度、硬度、耐热和耐腐蚀，并且需要具有良好的机械性能，因此需要对本技术做进一步的改进以满足需要。
发明内容
本发明提供一种高强度耐腐蚀不锈钢，通过添加Al元素、Zr元素等，并限定各元素的含量和制作工艺，增加了其机械性能，并且使得晶粒粒度更加均匀，使得其强度、硬度、耐热和耐腐蚀都得到了进一步的提高。
本发明提供一种高强度耐腐蚀不锈钢，所述不锈钢化学组成为，以下皆为重量百分比：C：0.2-0.4，W：2.0-3.0，Nb：1.2-1.8，V：3.0-4.0，Cr：4.0-6.0，Al：1.0-1.3，Zr：0.2-0.4，Hf：0.01-0.02，余量为Fe和杂质，不锈钢中有95％晶粒粒度在30-40纳米之间。
优选的方案为杂质总含量≤0.1，其中Si≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.01。
优选的方案为还包括Y，Y含量为0.2-0.4。
优选的方案为Al∶Zr≥5∶1，并且Al+Zr+Nb+V≥6.0。
本发明还提供了一种制作高强度耐腐蚀不锈钢的方法，主要由以下步骤组成：
(1)将铸铁和W元素置于真空感应炉中熔炼，形成合金钢；
(2)将合金钢和其它元素置于真空感应炉中进一步熔炼，调解各元素的比例，使得C：0.2-0.4，W：2.0-3.0，Nb：1.2-1.8，V：3.0-4.0，Cr：4.0-6.0，Al：1.0-1.3，Zr：0.2-0.4，Hf：0.01-0.02，余量为Fe和杂质；
(3)将钢水注入到磨具中，浇铸成型。
优选的方案为杂质总含量≤0.1，其中Si≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.01。
优选的方案为步骤(2)中加入Y，Y含量为0.2-0.4。
优选的方案为步骤(2)中，调解各元素比例，使得Al∶Zr≥5∶1，并且Al+Zr+Nb+V≥6.0。
本发明样品在室温条件下经过检测：
屈服强度σ0.02≥758N/mm2
抗拉强度σb≥869N/mm2
伸长率δ≥25％
断面收缩率ψ≥62％
冲击功AKv≥63J
本发明样品室温条件下，应力为235N/mm2条件下经过检测：
断裂时间(Hr)≥161小时。
背景技术中的样品室温条件下经过检测：
屈服强度σ0.02≥541N/mm2
抗拉强度σb≥631N/mm2
伸长率δ≥21％
断面收缩率ψ≥52％
冲击功AKv≥53J
背景技术中样品室温条件下，应力为235N/mm2条件下经过检测：
断裂时间(Hr)≥110小时。
加入Al、Zr等元素，能使得晶粒粒度更加均匀；
杂质含量不应超过0.1，尤其是Si≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.01，否则会影响晶粒粒度的均匀性和机械强度；
Y元素的加入能够提高机械强度，并增加耐磨性等；
在制作工艺中先加入W，能使W充分融入钢水中，增加其硬度。
本发明样品相比背景技术中的样品，机械性能得到了进一步的提高，并且强度、硬度、耐热和耐腐蚀都得到了进一步的提高。本发明产品可以广泛应用于各种机械零部件，并可用船舶、航空等精密行业。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
下表为三个样品，每个样品中化学元素的含量如下：
| 配方 | C | W | Nb | V | Cr | Al | Zr | Si | P | S | Zn | Hf |
| 样品1 | 0.2 | 2.0 | 1.4 | 4.0 | 6.0 | 1.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| 样品2 | 0.3 | 2.5 | 1.6 | 3.5 | 5.0 | 1.3 | 0.25 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.02 |
| 样品3 | 0.4 | 3.0 | 1.8 | 3.0 | 4.0 | 1.2 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.02 |
对样品1-3，通过扫描电镜、透射电镜进行检测，发现95％以上的晶体粒度在30-40纳米之间。
由此可见，本发明的产品析出相颗粒尺寸更加均匀。
实施例2
对样品1-3进行硬度检测，硬度HRC分别为69、71、68，由此可见，本发明的产品的硬度得到了相应的提高。
实施例3
在样品2的基本上分别加入0.2、0.3和0.4的Y，即为样片21、22、23，测试其机械强度：
| σ0.02 | σb | δ | ψ | AKv | Hr | |
| 样品21 | 786 | 894 | 25 | 64 | 66 | 179 |
| 样品22 | 819 | 928 | 26 | 65 | 68 | 186 |
| 样品23 | 863 | 956 | 26 | 66 | 68 | 184 |
由此可见，添加Y元素，增加了本发明产品的机械性能。
实施例4
本发明的制作方法中，采用了先将铸铁和W熔炼制成合金钢，然后再加入其它元素熔炼的方法，经过检测发现，其硬度明显不同，不采用本发明的方法，硬度为57，采用本发明的方法硬度为68，硬度得到显著提高。
实施例5
对样品1进行耐腐蚀实验，用盐雾实验方法进行实验：试样在5％NaCl、温度为35度，pH7.0-7.0条件下，进行72小时喷雾实验，发现背景技术的产品在18小时后表面就出现锈点，本发明专利的产品在49小时后才开始出现，加入0.2的Y后，65小时后才开始出现。
以上内容是结合本发明的结构和工作过程对其所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高强度耐腐蚀不锈钢，所述不锈钢化学组成为，以下皆为重量百分比：C：0.2-0.4，W：2.0-3.0，Nb：1.2-1.8，V：3.0-4.0，Cr：4.0-6.0，Al：1.0-1.3，Zr：0.2-0.4，Hf：0.01-0.02，余量为Fe和杂质，不锈钢中有95％晶粒粒度在30-40纳米之间。
2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀不锈钢，其特征在于：所述的杂质总含量≤0.1，其中Si≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.01。
3.根据权利要求2所述的高强度耐腐蚀不锈钢，其特征在于：还包括Y，Y含量为0.2-0.4。
4.根据权利要求3所述的高强度耐腐蚀不锈钢，其特征在于：所述的Al∶Zr≥5∶1，并且Al+Zr+Nb+V≥6.0。
5.一种制作高强度耐腐蚀不锈钢的方法，主要由以下步骤组成：
(1)将铸铁和W元素置于真空感应炉中熔炼，形成合金钢；
(2)将合金钢和其它元素置于真空感应炉中进一步熔炼，调解各元素的比例，使得C：0.2-0.4，W：2.0-3.0，Nb：1.2-1.8，V：3.0-4.0，Cr：4.0-6.0，Al：1.0-1.3，Zr：0.2-0.4，Hf：0.01-0.02，余量为Fe和杂质；
(3)将钢水注入到磨具中，浇铸成型。
6.根据权利要求5所述的制作高强度耐腐蚀不锈钢的方法，其特征在于：所述的杂质总含量≤0.1，其中Si≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.01。
7.根据权利要求6所述的制作高强度耐腐蚀不锈钢的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中加入Y，Y含量为0.2-0.4。
8.根据权利要求7所述的制作高强度耐腐蚀不锈钢的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，调解各元素比例，使得Al∶Zr≥5∶1，并且Al+Zr+Nb+V≥6.0。
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| CN 201210420616 CN102912237A (zh) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | 一种高强度耐腐蚀不锈钢及其制作方法 |
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| CN 201210420616 Pending CN102912237A (zh) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | 一种高强度耐腐蚀不锈钢及其制作方法 |
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2012
- 2012-10-24 CN CN 201210420616 patent/CN102912237A/zh active Pending
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130206 |