CN1043253C - 铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢 - Google Patents
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Abstract
一种基本上不含Cr、Ni的Al-Mn-Si-N系不锈耐酸钢，它含有(%重量)0.06-0.12%的C、4-5%的Al、16-18%的Mn、1.2-1.5的Si、0.15%-0.30%的N、0.1-0.2%的RE，及余量的Fe。该钢通过添加少量的Cr、Ni、Ti、Nb、Cu、Mo、Zr、Hf、W等元素进一步提高其抗腐蚀性能及力学性能。本发明的不锈钢有良好的耐腐蚀性能，压力加工性能和焊接性能，因而可制作多种不锈钢材及用于广泛的领域。
Description
本发明涉及一种铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，该钢用来取代传统的18-8型奥氏体不锈钢。
18-8型奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、OCr18Ni9等是传统的奥氏体不锈钢。该类钢因其良好的耐腐蚀性能，综合机械性能和工艺加工性能在产业上得到广泛而长期的应用。但该类钢由于含大量的昂贵的Cr和Ni，所以价格十分高昂，因而限制其在更广阔的领域中的应用。又由于Cr和Ni是稀缺的金属，因此开发一种不含Cr,Mi或少含Cr,Ni的奥氏体不锈钢来取代传统的18-8型Cr-Ni系奥氏体不锈钢，是冶金界长期奋斗的目标，但是迄今为止，能在耐腐蚀性能、综合机械性能及工艺加工性能上能与传统的18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢相媲美的无Cr-Ni奥氏体不锈钢尚未见报导。
因此，本发明的主要目的在于提供一种铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢。
本发明的另一目的在于提供一种特别改善在硫酸或还原性介质中的耐腐蚀性能的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢：
本发明的再一目的在于提供一种特别耐晶间腐蚀的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢；
本发明又一目的在于提供改善低温韧性，特别是在-120℃时的低温韧性的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢；
本发明再一目的在于提供提高了耐盐酸、稀硫酸，碱溶液和海水腐蚀性能的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢；
本发明还一目的在于提供一种提高了抗氧化性、耐热疲劳及抗热腐蚀性能的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢；
本发明再一目的在于提供一种提高了耐磨性及耐高温性能的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢；
本发明的技术方案是这样实现的(以下成分含量除特别说明外均为重量百分比)：
所述的Al-Mn-Si-N系不锈耐酸钢含有：C0.06-0.12％、Al4-5％、Mn10-18％、Si11.2-1.5％、N0.15-0.3％、稀土金属0.1-0.2％、余量的Fe及不可避免的杂质。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Ti1-3％，该钢特别耐晶间腐蚀。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Nb1-3％，该钢特别耐晶间腐蚀。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Ti1-3％和Nb1-3％，该钢特别耐晶间腐蚀。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Ni2-4％，该钢改善了低温韧性，特别是-120℃时的低温韧性。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Cr3-5％，该钢改善了低温韧性，特别是-120℃时的低温韧性。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Cr3-5％和Ni2-4％，该钢改善了低温韧性，特别是-120℃时的低温韧性。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含V0.5-1％，该钢提高了耐盐酸，稀硫酸，碱溶液和海水腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Cu2-3％，该钢特别改善了在硫酸或还原性介质中的耐腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Mo1-3％，该钢特别改善了在硫酸或还原性介质中的耐腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Zr0.5-1％，该钢进一步改善了其耐腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Hf0.5-1％，该钢进一步改善了其耐腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Zr0.5-1％和Hf0.5-1％，该钢进一步改善了其耐腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Co0-3-1％，该钢提高了其抗氧化，耐热疲劳及抗热腐蚀性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含W0.2-0.8％，该钢提高了其耐磨性及耐高温性能。
所述的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢还含Cu2-3％和Mo2-3％，该钢特别改善了在硫酸或还原性介质中的耐腐蚀性能。
上述Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢之所以选择上述元素及其含量范围的理由如下：
一定含量的Al对不锈钢提供耐腐蚀性能，提高钢在低温下的韧性、抗氧化性，但Al含量小于4％(重量)时，钢的抗腐蚀性能不明显，Al含量提高，钢的抗腐蚀性能也随之提高，但热加工性能变差，在轧制，锻造时易开裂，所以其含量以4-5％为宜。
锰有扩大奥氏体区，稳定奥氏体的作用，Mn的这种能力大致为Ni扩大奥氏体区，稳定奥氏体能力的一半，所以将Mn的含量范围限定于16-18％。
Si可在钢的表面上形成致密的SiO2膜，阻碍酸向钢内部进一步侵蚀，对提高钢在高浓度硝酸中的耐蚀性尤为有效。含硅量过高使钢度变形困难。所以将其含量限定于1.2-1.5％(重量)。
N使钢具有抗腐蚀性能，同时又是强烈促进奥氏体化的元素，它可以取代部分的Ni。
Mo和Cu能进一步提高钢对硫酸或还原性介质的耐腐蚀性能，当钢中同时含有一定量的Mo和Cu时，这种耐蚀性能更为显著。
Nb和Ti能和钢中的C形成稳定的碳化物，对在晶间腐蚀要求比较严格的场合下，可在钢中含一定量的Nb和/或Ti。
Zr和Hf可防止晶间腐蚀，在对晶间腐蚀要求严格的场合下，可使钢含一定量的Zr和/或Hf。
V使钢能耐盐酸，稀硫酸、碱溶液和海水的腐蚀。
Co，钢中含有一定量的Co可以提高其抗氧化能力，抗热疲劳能力和抗热腐蚀能力。
为提高钢的耐磨性及高温强度，其可含一定量的W。
稀土金属能提高不锈钢的抗腐蚀性和抗氧化性，并能细化钢的晶粒和净化钢质，从而提高加工性能。
本发明的Al-Mn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢在抗腐蚀能力，热加工性，焊接性及综合机械性能上均优于传统的18-8型Cr-Ni不锈钢，这将可通过下面的实施例得知。由于本发明用价廉易得的Al、Mn、Si、N等元素代替品贵稀缺的Cr和Ni故其价格远比18-8型Cr-Ni不锈钢低廉。
本发明的Al-Nn-Si-N系奥氏体不锈耐酸钢可用常规的电弧炉，感应炉冶炼，铸造成钢锭，及用常规的热轧、锻造、冷轧拉拔等工艺加工或所需形状的各种不锈钢材。
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例
在一座半吨三相电弧炉中进行冶炼。在炉衬良好的条件下，顺次在炉底上装10kg铝锭，36kg金属锰，3kg晶体硅，1kg氮化铬，然后用清洁无锈的，尺寸约100mm含碳量小于0.12％的废钢将其覆盖。通电熔化。熔清后，取样分析，调整炉渣以保持其良好的流动性，当钢液温度＞1500℃时，造还原渣，进行还原20分钟。当钢液温度达到1540-1560℃时加入混合稀土金属0.5kg，经充分搅拌后出钢。钢的成分见表1。
表1元素名称 C Si Mn N Al RE含量(％重量) 0.07 1.25 16.30 0.17 4.38 0.17
其力学性能列于表2
表2
σ0.2(MPa) σb(MPa) δ(％)本发明钢 250 550 54CB3280-92对1Cr18Ni9的规定 ≥20 ≥520 ≥40
其耐蚀性能为：5％H2SO4(沸)半小时的腐蚀减量为9.817克，选低于国家标准。
Claims (16)
1．一种铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它含有(重量％)：C0.06-0.12％、Al4-5％、Mn16-18％、Si1.2-1.5％、N0.15-0.30％、稀土金属0.1-0.2％，余为Fe及不可避免的杂质。
2．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Ti1-3％。
3．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Nb1-3％。
4．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Ti1-3％和Nb1-3％。
5．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Ni2-4％。
6．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Cr3-5％。
7．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Cr3-5％和Ni2-4％。
8．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Zr0-5-1％。
9．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Hf0.5-1％。
10．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Zr0.5-1％和Hf0.5-1％。
11．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含V0.5-1％。
12．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Co0.3-1％。
13．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含W0.2-0.8％。
14．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Cu2-3％。
15．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Mo1-3％。
16．权利要求1的铝锰硅氮系奥氏体不锈耐酸钢，它还含Cu2-3％和Mo1-3％。
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