CN104195447B

CN104195447B - 用在泵阀产品上的超级双相不锈钢及其制备方法

Info

Publication number: CN104195447B
Application number: CN201410406136.2A
Authority: CN
Inventors: 张莉华
Original assignee: ZHANGJIAGANG FEILANG VALVE CO Ltd
Current assignee: ZHANGJIAGANG FEILANG VALVE CO Ltd
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-08-19
Also published as: CN104195447A

Abstract

本发明公开了一种用在泵阀产品上的超级双相不锈钢及其制备方法，其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：6.5%～8.5%，铬：24%～26%，钼：3%～4%，铜：0.5%～1%，氮：0.2%～0.3%，碳：≤0.02%，猛：≤1%，硅：≤1%，磷：≤0.03%，硫：≤0.025%，铈：0.05%～0.2%，余量为铁。制备方法为：熔炼，脱氧造渣，二次脱氧处理，最后加入猛铁和精炼剂，待猛铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢。本发明的优点是：具有良好的耐腐蚀性能以及良好的机械性能，大大提高了该类泵阀产品的使用寿命。

Description

用在泵阀产品上的超级双相不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢领域，特别涉及一种用在泵阀产品上的超级双相不锈钢及其制备方法。

背景技术

随着我国现代化工业的迅速发展，各种具有强酸特性的流体的应用使得对泵阀产品的制造材料的要求越来越高，泵阀产品在工作时不仅要承受流体的液压冲击，而且还要承受各种具有强酸特性的流体的侵蚀。目前大部分的泵阀产品一般由奥氏体不锈钢或者双相不锈钢制成，双相不锈钢具有两相组织——奥氏体组织和铁素体组织，这使双相不锈钢既具有奥氏体不锈钢的特性，同时又兼具有铁素体不锈钢的特性，因而双相不锈钢的应用尤为广泛；但是由于双相不锈钢中奥氏体组织与铁素体组织的晶格以及合金元素含量均不同，在熔炼过程中合金元素一般聚集在铁素体组织中，因而在熔炼过程中铁素体组织会发生转变，而奥氏体组织基本不会发生转变，无法进一步改善双相不锈钢的耐腐蚀性能和机械性能，这就限制了其耐腐蚀性能及机械性能的提高。除此之外在熔炼凝固过程中其晶体组织中会有大量的σ相等脆性相以及γ相析出，大量的σ相等脆性相以及γ相析出处为Cr、Mo贫瘠区，这会使双相不锈钢在锻造时易开裂，而且点蚀一般发生在σ相和γ相的附近，这就会大大降低双相不锈钢的耐腐蚀性能，因而该类泵阀产品易被侵蚀，泵阀产品的使用寿命较短。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种具有良好的耐腐蚀性能以及良好的机械性能的用在泵阀产品上的超级双相不锈钢及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的用在泵阀产品上的超级双相不锈钢，其中，其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：6.5%～8.5%，铬：24%～26%，钼：3%～4%，铜：0.5%～1%，氮：0.2%～0.3%，碳：≤0.02%，猛：≤1%，硅：≤1%，磷：≤0.03%，硫：≤0.025%，铈：0.05%～0.2%，余量为铁。

制备用在泵阀产品上的超级双相不锈钢的制备方法为：将所用的相关物料投入中频炉中进行熔炼，待物料完全熔化形成熔融金属熔液后对熔融金属熔液进行取样分析并调整碳含量，然后向中频炉中倒入覆盖剂，使覆盖剂完全覆盖在熔融金属熔液的表面并使炉内温度上升至1500±5℃进行脱氧造渣直至熔渣形成；向炉内加入硅钙合金对熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与熔融金属熔液的质量比为1.2:500～1.8:500；使炉内温度上升至1580±5℃，加入氮化铬铁和铈，待氮化铬铁和铈完全熔于熔融金属熔液后加入硅钙合金和铝再次对后道熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与后道熔融金属熔液的质量比为0.8:500～1.2:500，铝和后道熔融金属熔液的质量比为0.3:500～0.5:500；最后加入猛铁和精炼剂，待猛铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢，精炼剂与后道熔融金属熔液的质量比为2:1000～3:1000，浇注温度控制在1540℃～1560℃。

本发明的有益效果是：上述用在泵阀产品上的超级双相不锈钢与普通双相不锈钢相比，其钝化电流范围变宽，维钝电流密度减小，点蚀点位增大，从而有效提高超级双相不锈钢的耐腐蚀性能。在熔融金属熔液凝固过程中，铈能够促进奥氏体组织的转变，铈能与杂质形成以Ce₂O₃为主的奥氏体组织，该组织与铁素体具有较低的错配度，并且能快速形成多个形核核心，形核率大大提高，等轴晶比例也得到增加，这就会细化晶体组织，提高其机械性能。除此之外铈还能抑制σ相等脆性相的析出、消除Cr、Mo贫瘠区，同时还能净化晶界、避免杂质危害晶界，从而使其在锻造时不易发生开裂现象，从而大大提高了其耐腐蚀性能及机械性能。通过控制各组成成分的重量百分比并添加一定重量百分比的铈，能够大大提高超级双相不锈钢的机械性能，相比普通双相不锈钢，其常温、低温冲击功均提高了25%以上，延伸率提高了56%左右，断面收缩率提高了40%左右，这使其具有良好的高温塑性及热加工性能，有效延长了泵阀产品的使用寿命。

具体实施方式

下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例所述的用在泵阀产品上的超级双相不锈钢，其特征在于：其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：6.5%，铬：25%，钼： 4%，铜：0.8%，氮：0.25%，碳≤ 0.02%，猛≤ 1%，硅≤1%，磷≤0.03%，硫≤0.025%，铈：0.05%，余量为铁。

制备上述超级双相不锈钢的制备方法为：将所用的相关物料投入中频炉中进行熔炼，待物料完全熔化形成熔融金属熔液后对熔融金属熔液进行取样分析并调整碳含量，使碳含量的重量百分比不超过0.02%，然后向中频炉中倒入覆盖剂，本实施例中所述的覆盖剂的学名为：聚渣剂，聚渣剂的主要原材料为火山灰矿物质，其主要成分包括：SiO₂和SiO₃，聚渣剂可以从日本福士科公司直接购买到。使覆盖剂完全覆盖在熔融金属熔液的表面并使炉内温度上升至1495℃进行脱氧造渣直至熔渣形成；向炉内加入硅钙合金对熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与熔融金属熔液的质量比为1.5:500；使炉内温度上升至1580℃，加入氮化铬铁和铈，待氮化铬铁和铈完全熔于熔融金属熔液后加入硅钙合金和铝再次对后道熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与后道熔融金属熔液的质量比为0.8:500，铝和后道熔融金属熔液的质量比为0.4:500；最后加入猛铁和精炼剂（精炼剂的组成成分及各成分重量百分比见表1所示），待猛铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢，精炼剂与后道熔融金属熔液的质量比为2:1000，浇注温度控制在1540℃～1560℃。

由上述各组成成分组成的超级奥氏体不锈钢的密度为7.8g/cm³,熔点为1320℃，抗拉强度Rm为690Mpa，屈服强度R_P0.2为450Mpa，定倍数为A5的延伸率δ为25%，其中定倍数A5是指比例试样原始标距与直径比为5。

表1.精炼剂的组成成分及各成分重量百分比

实施例二

本实施例所述的用在泵阀产品上的超级双相不锈钢，其特征在于：其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：8.5%，铬：24%，钼：3.5%，铜：0.5%，氮： 0.3%，碳≤0.01%，猛≤1%，硅≤1%，磷≤0.03%，硫≤0.02%，铈： 0.2%，余量为铁。

制备上述超级双相不锈钢的制备方法为：将所用的相关物料投入中频炉中进行熔炼，待物料完全熔化形成熔融金属熔液后对熔融金属熔液进行取样分析并调整碳含量，使碳含量的重量百分比不超过0.02%，然后向中频炉中倒入覆盖剂，使覆盖剂完全覆盖在熔融金属熔液的表面并使炉内温度上升至1500℃进行脱氧造渣直至熔渣形成；向炉内加入硅钙合金对熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与熔融金属熔液的质量比为1.8:500；使炉内温度上升至1585℃，加入氮化铬铁和铈，待氮化铬铁和铈完全熔于熔融金属熔液后加入硅钙合金和铝再次对后道熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与后道熔融金属熔液的质量比为1:500，铝和后道熔融金属熔液的质量比为0.3:500；最后加入猛铁和精炼剂（精炼剂的组成成分及各成分重量百分比见表1所示），待猛铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢，精炼剂与后道熔融金属熔液的质量比为2.5:1000，浇注温度控制在1540℃～1560℃。

由上述各组成成分组成的超级奥氏体不锈钢的密度为7.8g/cm³,熔点为1390℃，抗拉强度Rm为712Mpa，屈服强度R_P0.2为468Mpa，定倍数为A5的延伸率δ为30%。

实施例三

本实施例所述的用在泵阀产品上的超级双相不锈钢，其特征在于：其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：7%，铬：26%，钼：3%，铜：1%，氮：0.2%，碳≤0.02%，猛≤1%，硅≤1%，磷≤0.02%，硫≤0.025%，铈：0.1%，余量为铁。

制备上述超级双相不锈钢的制备方法为：将所用的相关物料投入中频炉中进行熔炼，待物料完全熔化形成熔融金属熔液后对熔融金属熔液进行取样分析并调整碳含量，使碳含量的重量百分比不超过0.02%，然后向中频炉中倒入覆盖剂，使覆盖剂完全覆盖在熔融金属熔液的表面并使炉内温度上升至1505℃进行脱氧造渣直至熔渣形成；向炉内加入硅钙合金对熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与熔融金属熔液的质量比为1.2:500；使炉内温度上升至1575℃，加入氮化铬铁和铈，待氮化铬铁和铈完全熔于熔融金属熔液后加入硅钙合金和铝再次对后道熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与后道熔融金属熔液的质量比为1.2:500，铝和后道熔融金属熔液的质量比为0.5:500；最后加入猛铁和精炼剂（精炼剂的组成成分及各成分重量百分比见表1所示），待猛铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢，精炼剂与后道熔融金属熔液的质量比为3:1000，浇注温度控制在1540℃～1560℃。

由上述各组成成分组成的超级奥氏体不锈钢的密度为7.8g/cm³,熔点为1363℃，抗拉强度Rm为698Mpa，屈服强度R_P0.2为461Mpa，定倍数为A5的延伸率δ为27%。

本发明的优点是：上述用在泵阀产品上的超级双相不锈钢与普通双相不锈钢相比，其钝化电流范围变宽，维钝电流密度减小，点蚀点位增大，从而有效提高超级双相不锈钢的耐腐蚀性能。在熔融金属熔液凝固过程中，铈能够促进奥氏体组织的转变，铈能与杂质形成以Ce₂O₃为主的奥氏体组织，该组织与铁素体具有较低的错配度，并且能快速形成多个形核核心，形核率大大提高，等轴晶比例也得到增加，这就会细化晶体组织，提高其机械性能。除此之外铈还能抑制σ相等脆性相的析出、消除Cr、Mo贫瘠区，同时还能净化晶界、避免杂质危害晶界，从而使其在锻造时不易发生开裂现象，从而大大提高了其耐腐蚀性能及机械性能。通过控制各组成成分的重量百分比并添加一定重量百分比的铈，能够大大提高超级双相不锈钢的机械性能，相比普通双相不锈钢，其常温、低温冲击功均提高了25%以上，延伸率提高了56%左右，断面收缩率提高了40%左右，这使其具有良好的高温塑性及热加工性能，有效延长了泵阀产品的使用寿命。

Claims

1.用在泵阀产品上的超级双相不锈钢，其特征在于：其组成成分及各成分重量百分比如下：镍：6.5%～8.5%，铬：24%～26%，钼：3%～4%，铜：0.5%～1%，氮：0.2%～0.3%，碳：≤0.02%，锰：≤1%，硅：≤1%，磷：≤0.03%，硫：≤0.025%，铈：0.05%～0.2%，余量为铁；将所用的相关物料投入中频炉中进行熔炼，待物料完全熔化形成熔融金属熔液后对熔融金属熔液进行取样分析并调整碳含量，然后向中频炉中倒入覆盖剂，使覆盖剂完全覆盖在熔融金属熔液的表面并使炉内温度上升至1500±5℃进行脱氧造渣直至熔渣形成；向炉内加入硅钙合金对熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与熔融金属熔液的质量比为1.2:500～1.8:500；使炉内温度上升至1580±5℃，加入氮化铬铁和铈，待氮化铬铁和铈完全熔于熔融金属熔液后加入硅钙合金和铝形成后道熔融金属熔液，然后对后道熔融金属熔液进行脱氧处理5～10min，硅钙合金与后道熔融金属熔液的质量比为0.8:500～1.2:500，铝和后道熔融金属熔液的质量比为0.3:500～0.5:500；最后加入锰铁和精炼剂，待锰铁和精炼剂完全熔于后道熔融金属熔液后即可进行浇注，得到超级双相不锈钢，精炼剂与后道熔融金属熔液的质量比为2:1000～3:1000，浇注温度控制在1540℃～1560℃。