CN103305776A - 高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法，按质量百分比计，其成分为：Ni：8~11%，Cr：17~19%，Si≤1.0%，C≤0.08%，Mn≤2.0%，S≤0.030%，P≤0.045%，Al：1.5~3%，Fe为余量；其方法的步骤为：（1）以304奥氏体不锈钢成分为基础，Al的烧损量按30%计算，按权利要求1所述成分进行备料；（2）采用呋喃树脂石英砂造型，固化剂为对甲苯磺酸，型腔内采用碱性醇基镁砂粉涂料，快刷燃烧自干；（3）在大气中进行熔炼，在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃、保温20min后浇注到砂型中；（4）将铸态合金放置在箱式电阻炉中，在1050℃保温45min，然后进行水淬。

Description

高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及304奥氏体不锈钢的制备技术。

背景技术

304不锈钢含有足够的Cr、Ni元素，通过较高Ni元素获得稳定的奥氏体组织。这类钢的特点是在室温和低温下都具有良好的塑性和韧性、高的弹性模数、低的热导率、磁导率和电导率及良好的可焊接性能和耐腐蚀能力。不能通过热处理强化，但可以通过冷加工变形的方法，利用加工硬化作用提高它的强度。缺点是该系列不锈钢对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感，需通过适当地合金添加剂及工艺措施进行消除。

奥氏体不锈钢的主要缺点是容易产生晶间腐蚀，其原因是沿晶界析出Cr的碳化物，造成晶界附近区域贫铬，使该处电极电位降低，当受到腐蚀介质作用时便沿着晶界的贫铬区发生腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法。

本发明是高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法，高铝304奥氏体不锈钢，按质量百分比计，其成分为：Ni：8~11%，Cr：17~19%，Si≤1.0%，C≤0.08%，Mn≤2.0%，S≤0.030%，P≤0.045%，Al：1.5~3%， Fe为余量。

高铝304奥氏体不锈钢的制备方法，其步骤为：

（1）以304奥氏体不锈钢成分为基础，Al的烧损量按30%计算，按权利要求1所述成分进行备料；

（2）采用呋喃树脂石英砂造型，铸型试块为标准楔形状，一箱2件；型砂配方为石英砂重：树脂重：固化剂重=100：1：0.4，固化剂为对甲苯磺酸，型腔内采用碱性醇基镁砂粉涂料，快刷燃烧自干；

（3）在大气中进行熔炼，在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃、保温20 min后浇注到砂型中；

（4）将铸态合金放置在箱式电阻炉中，在1050℃保温45min，然后进行水淬。

 本发明的有益之处是：为获得特殊性能，添加其它元素，如Si元素含量一般在1~3wt.％，可提高钢的抗氧化能力，甚至高达5wt.％可应用在特定环境中耐硝酸腐蚀。为提高层错能。为防止晶间腐蚀，可进行固溶处理，使奥氏体均匀化，抑制铬的碳化物形成。

本发明的室温铸态力学性能、固溶态力学性能与304对比如下表：

拉伸实验取棒状试样，在岛津AT10t试验机上进行，最大载荷10t，拉伸速率0.5mm/min。每个成分测试3个工件，测出载荷位移曲线，根据载荷位移曲线数据计算出相应的应力和应变值，并求出其平均值。由于含铝3.0wt.%的304不锈钢在固溶急冷中萌生较多的裂纹，导致其在拉伸过程中在加载很小时就已经断裂，因此表中并未给出含铝3.0wt.%的304不锈钢的拉伸数值。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15s；晶间腐蚀实验按照GB4334.3-2000，采用65%硝酸溶液微沸腾法，腐蚀液为（65.0%±0.2）%的硝酸溶液（重量百分数）、腐蚀时间为48h×5周期。

 

从表中可以看出，在保证具有优良耐晶间腐蚀性能的同时，所设计合金板材的综合力学性能并未显著降低，某些合金的综合力学性能反而得到较大幅度的提升。上述的这些性能指数都是严格按照国家标准来执行的。

具体实施方式

 本发明是高铝304奥氏体不锈钢及其制备方法，高铝304奥氏体不锈钢，按质量百分比计，其成分为：Ni：8~11%，Cr：17~19%，Si≤1.0%，C≤0.08%，Mn≤2.0%，S≤0.030%，P≤0.045%，Al：1.5~3%， Fe为余量。

高铝304奥氏体不锈钢的制备方法，其步骤为：

（1）以304奥氏体不锈钢成分为基础，Al的烧损量按30%计算，按权利要求1所述成分进行备料；

（2）采用呋喃树脂石英砂造型，铸型试块为标准楔形状，一箱2件；型砂配方为石英砂重：树脂重：固化剂重=100：1：0.4，固化剂为对甲苯磺酸，型腔内采用碱性醇基镁砂粉涂料，快刷燃烧自干；

（3）在大气中进行熔炼，在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃、保温20 min后浇注到砂型中；

（4）将铸态合金放置在箱式电阻炉中，在1050℃保温45min，然后进行水淬。

下面用更为具体的实施例进一步展开本发明。

实施例1: 

实验按照配方（质量百分含量）为，Al：1.5%，Cr：18.7%，Ni：7.88%， Mn：1.97%，Si：0.985%，C：0.079%，余量为Fe，Al的烧损量按30%计算，称取相应的组分，共15kg。将称好的合金按照一定顺序装入炉内，并按照一定的加热制度升温。在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃，保温20min后浇铸到制备好的砂型中，冷却至室温后制得铸态304合金。测得铸态铝质量分数为1.5%的304的室温力学性能为：屈服强度σ_0.2=266MPa，抗拉强度σ_b=487MPa，延伸率δ=15.1%，硬度=156HV，晶间腐蚀速率0.3016mm/a^-1。将得到的合金放入箱式电阻炉中，在1050℃保温45min水淬后，得到固溶态的304合金。测得固溶态铝质量分数为1.5%的304的室温力学性能为：屈服强度σ_0.2=376MPa，抗拉强度σ_b=592MPa，延伸率δ=28.6%，硬度=172HV，晶间腐蚀速率0.1032mm/a^-1。

实施例2:

实验按照配方（质量百分含量）为，Al：2%，Cr：18.62%，Ni：7.84%， Mn：1.96%，Si：0.98%，C：0.078%，余量为Fe，Al的烧损量按30%计算，称取相应的组分，共15kg。将称好的合金按照一定顺序装入炉内，并按照一定的加热制度升温。在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃，保温20min后浇铸到制备好的砂型中，冷却至室温后制得铸态304合金。测得铸态铝质量分数为1.5%的304的室温力学性能为：屈服强度σ_0.2=344MPa，抗拉强度σ_b=525MPa，延伸率δ=7.2%，硬度=217HV，晶间腐蚀速率0.4421mm/a^-1。将得到的合金放入箱式电阻炉中，在1050℃保温45min水淬后，得到固溶态的304合金。测得固溶态铝质量分数为1.5%的304的室温力学性能为：屈服强度σ_0.2=462MPa，抗拉强度σ_b=602MPa，延伸率δ=28.6%，硬度=289HV，晶间腐蚀速率0.1161mm/a^-1。

实施例3:

实验按照配方（质量百分含量）为，Al：3%，Cr：18.43%，Ni：7.76%， Mn：1.94%，Si：0.97%，C：0.077%，余量为Fe，Al的烧损量按30%计算，称取相应的组分，共15kg。将称好的合金按照一定顺序装入炉内，并按照一定的加热制度升温。在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃，保温20min后浇铸到制备好的砂型中，冷却至室温后制得铸态304合金。测得铸态铝质量分数为1.5%的304的室温力学性能为：屈服强度σ_0.2=335MPa，抗拉强度σ_b=346MPa，延伸率δ=1%，硬度=327HV，晶间腐蚀速率2.1831mm/a^-1。将得到的合金放入箱式电阻炉中，在1050℃保温45min水淬后，得到固溶态的304合金，硬度=435HV，晶间腐蚀速率0.4733mm/a^-1。

Claims (3)

1.高铝304奥氏体不锈钢，按质量百分比计，其成分为：Ni：8~11%，Cr：17~19%，Si≤1.0%，C≤0.08%，Mn≤2.0%，S≤0.030%，P≤0.045%，Al：1.5~3%， Fe为余量。

2.高铝304奥氏体不锈钢的制备方法，其步骤为：

（1）以304奥氏体不锈钢成分为基础，Al的烧损量按30%计算，按权利要求1所述成分进行备料；

（2）采用呋喃树脂石英砂造型，铸型试块为标准楔形状，一箱2件；型砂配方为石英砂重：树脂重：固化剂重=100：1：0.4，固化剂为对甲苯磺酸，型腔内采用碱性醇基镁砂粉涂料，快刷燃烧自干；

（3）在大气中进行熔炼，在700℃左右时保温30min，继续加热到1540℃、保温20 min后浇注到砂型中；

（4）将铸态合金放置在箱式电阻炉中，在1050℃保温45min，然后进行水淬。

3.根据权利要求2所述的高铝304奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于在第（2）步，在砂型底部预埋了20 mm厚的冷铁。