CN107245635A - 一种新型不锈钢材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：一、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入铬、硅和钼，在铸铁完全融化时，加入钨、锰、镍、硼和钒进行熔炼，浇铸成自耗电极；二、将自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭；三、将电渣锭压制不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，制得不锈钢基体；四、将不锈钢基体热轧，再深度冷轧，使不锈钢基体的表层形成纳米晶不锈钢材料层；五、将步骤四的不锈钢基体浸渍于硫酸水溶液，使不锈钢基体上形成钝化膜，再采用液氮气化的方法对步骤四的不锈钢基体进行冷处理即可。本发明大大提高了不锈钢材料的耐腐蚀性和高强度及韧性。

Description

一种新型不锈钢材料的制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢制作技术领域，具体涉及一种新型不锈钢材料的制备方法。
背景技术
随着冶金工业的快速发展及日常生活水平的提高，不锈钢的使用量大大增加，大量美观、耐用的不锈钢制品已经走入民用消费领域，其中，器皿、厨房用品中不锈钢的使用量占了绝大多数。不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。目前，不锈钢由于具有优越耐磨性和强韧性，良好的可加工性，外观精美性及无毒无害性，而在市面上倍受推广。然而，大多数不锈钢在耐蚀性上存在问题，例如因孔蚀和生锈等腐蚀而产生的表面特性的劣化等问题。
中国发明专利CN101338403公开了一种节镍含锰氮奥氏体不锈钢，其C优选为0.04～0.06％；Mn优选为9.0～10.0％；Cr优选为15.5～16.0％；Ni含量与中国发明专利申请CN1129259和中国发明专利申请CN1772942相比则进一步降低，优选为1.8～2.0％。发明称该节镍含锰氮奥氏体不锈钢具有在一般大气环境下能替代18-8型不锈钢，且节镍，成本低廉，热塑性好，易于加工的特点。此外，中国发明专利CN101545078公开了一种室温机械性能优良的节镍型亚稳奥氏体不锈钢，成分上含Cr：15.0～17.0％、Ni：1.50～2.50％、N：0.15～0.30％，在不同状态下，材料室温屈服强度为400～1370MPa，室温抗拉强度为860～1700MPa，室温延伸率为15～65％，可部分替代AISI304使用于弱腐蚀性环境。欧洲发明专利EP593158提出了一种含Cu含N的Cr-Ni-Mn奥氏体不锈钢，其中含16.5-17.5％Cr，6.4-8.0％Mn，2.50-5.0％Ni，2.0-3.0％Cu，不大于0.15％C，不大于0.2％N，不大于1％Si，该合金的冷加工硬化低于201，耐蚀性则接近430。上述发明专利提出的材料中Cr含量都低于304奥氏体不锈钢，同时添加了较高含量的不利于耐腐蚀性的Mn，因此导致耐蚀性显著低于304奥氏体不锈钢。
为了提高耐腐蚀性能，中国发明专利CN101148740在材料中添加了0-3％Mo，同时控制Cr含量在16-18％，N含量0.1-0.4％，而Ni含量降低到0-2％，但是成分中Mn含量仍高达14-19％；同样地，中国发明专利CN101381852在材料中添加了0.001-0.3％Mo，以提高耐腐蚀性能，但是该发明中Mn含量仍高达12.1~14.8％，同时材料中N含量高达0.2-0.45％，材料的冶炼和加工难度都较大。欧洲发明专利EP1690957中Mn含量控制在7-8.5％，Cr含量达到16.5-18％，同时添加0.1-0.5％的Mo，材料可以获得与304奥氏体接近的耐蚀性，但是合金中Ni含量较高，为3.5-4.5％，使合金的原材料成本与304奥氏体不锈钢相比差别不大。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型不锈钢材料的制备方法，
本发明提供了如下的技术方案：
一种新型不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入铬、硅和钼，在铸铁完全融化时，加入钨、锰、镍、硼和钒进行熔炼，之后浇铸成自耗电极；
二、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭，熔体浇铸温度为1880-2300℃；
三、将电渣锭压制不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，制得不锈钢基体；
四、将不锈钢基体热轧至厚度降低2-3mm，加热至1800-2000℃，保持50-70min，然后深度冷轧，使不锈钢基体的表层形成纳米晶不锈钢材料层；
五、再将步骤四的不锈钢基体浸渍于硫酸水溶液，使不锈钢基体上形成钝化膜，再采用液氮气化的方法对步骤四的不锈钢基体进行冷处理即可。
优选的，所述新型不锈钢材料包括以下重量份的原料：铸铁80-90份、铬15-17份、硅13-16份、钼11-13份、钨10-12份、锰12-14份、镍13-15份、硼10-13份和钒12-15份。
优选的，所述步骤一的真空感应炉内熔炼温度在20-30min内升高至1800-2300℃。
优选的，所述步骤三的不锈钢片沟渎在3-5cm。
优选的，所述步骤三的热锻的保温温度为890-990℃，始锻温度1050-1100℃，终锻温度为1500-1600℃，热锻保温2-3h后，再将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温3-5h，温度为800-900℃，然后以20℃/h的速度冷却到300-500℃后，再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温1-2h，温度为600-800℃，然后以15℃/h的速度冷却到200-300℃后，再空冷至常温。
优选的，所述步骤四深度冷轧的冷轧变形度在75-80％。
优选的，所述步骤五硫酸水溶液的硫酸体积百分比为15-25%。
优选的，所述步骤五冷处理的温度为-20℃，所述冷处理保温时间为40-50min。
本发明的有益效果是：
本发明的硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。且在炼钢过程中加硅可作为还原剂和脱氧剂，另外硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但硅量的增加，会降低钢的焊接性能，因此将硅的加入量控制在0.80～1.20%，可保证不锈钢的抗腐蚀性、强度和焊接性能，保证强度可提高15-20%。
本发明的镍是杰出的耐腐蚀材料，也是合金钢的主要合金化元素，镍可以促进不锈钢钝化膜的稳定性，可提高钢的耐蚀性；另外镍可显著提高不锈钢热力学稳定性，因此不锈钢中镍和铬共存，可以显著提高不锈钢的耐蚀性。
本发明的钼在奥氏体不锈钢中的主要作用是提高钢的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀等的性能。
具体实施方式
实施例1
一种新型不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入铬、硅和钼，在铸铁完全融化时，加入钨、锰、镍、硼和钒进行熔炼，之后浇铸成自耗电极；
二、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭，熔体浇铸温度为1880℃；
三、将电渣锭压制不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，制得不锈钢基体；
四、将不锈钢基体热轧至厚度降低2mm，加热至2000℃，保持50min，然后深度冷轧，使不锈钢基体的表层形成纳米晶不锈钢材料层；
五、再将步骤四的不锈钢基体浸渍于硫酸水溶液，使不锈钢基体上形成钝化膜，再采用液氮气化的方法对步骤四的不锈钢基体进行冷处理即可。
新型不锈钢材料包括以下重量份的原料：铸铁80份、铬15份、硅16份、钼13份、钨10份、锰14份、镍13份、硼13份和钒12份。
步骤一的真空感应炉内熔炼温度在20min内升高至2300℃。
步骤三的不锈钢片沟渎在5cm。
步骤三的热锻的保温温度为890℃，始锻温度1050℃，终锻温度为1500℃，热锻保温2h后，再将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温3h，温度为800℃，然后以20℃/h的速度冷却到300℃后，再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温1h，温度为600℃，然后以15℃/h的速度冷却到200℃后，再空冷至常温。
步骤四深度冷轧的冷轧变形度在75％。
步骤五硫酸水溶液的硫酸体积百分比为15%。
步骤五冷处理的温度为-20℃，所述冷处理保温时间为40min。
实施例2
一种新型不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入铬、硅和钼，在铸铁完全融化时，加入钨、锰、镍、硼和钒进行熔炼，之后浇铸成自耗电极；
二、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭，熔体浇铸温度为2300℃；
三、将电渣锭压制不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，制得不锈钢基体；
四、将不锈钢基体热轧至厚度降低3mm，加热至2000℃，保持70min，然后深度冷轧，使不锈钢基体的表层形成纳米晶不锈钢材料层；
五、再将步骤四的不锈钢基体浸渍于硫酸水溶液，使不锈钢基体上形成钝化膜，再采用液氮气化的方法对步骤四的不锈钢基体进行冷处理即可。
新型不锈钢材料包括以下重量份的原料：铸铁80份、铬15份、硅13份、钼13份、钨10份、锰12份、镍13份、硼10份和钒12份。
步骤一的真空感应炉内熔炼温度在20min内升高至2300℃。
步骤三的不锈钢片沟渎在5cm。
步骤三的热锻的保温温度为990℃，始锻温度1100℃，终锻温度为1600℃，热锻保温2-3h后，再将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温5h，温度为900℃，然后以20℃/h的速度冷却到500℃后，再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温2h，温度为800℃，然后以15℃/h的速度冷却到300℃后，再空冷至常温。
步骤四深度冷轧的冷轧变形度在80％。
步骤五硫酸水溶液的硫酸体积百分比为25%。
步骤五冷处理的温度为-20℃，所述冷处理保温时间为50min。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入铬、硅和钼，在铸铁完全融化时，加入钨、锰、镍、硼和钒进行熔炼，之后浇铸成自耗电极；
二、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭，熔体浇铸温度为1880-2300℃；
三、将电渣锭压制不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，制得不锈钢基体；
四、将不锈钢基体热轧至厚度降低2-3mm，加热至1800-2000℃，保持50-70min，然后深度冷轧，使不锈钢基体的表层形成纳米晶不锈钢材料层；
五、再将步骤四的不锈钢基体浸渍于硫酸水溶液，使不锈钢基体上形成钝化膜，再采用液氮气化的方法对步骤四的不锈钢基体进行冷处理即可。
2.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述新型不锈钢材料包括以下重量份的原料：铸铁80-90份、铬15-17份、硅13-16份、钼11-13份、钨10-12份、锰12-14份、镍13-15份、硼10-13份和钒12-15份。
3.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一的真空感应炉内熔炼温度在20-30min内升高至1800-2300℃。
4.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三的不锈钢片沟渎在3-5cm。
5.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三的热锻的保温温度为890-990℃，始锻温度1050-1100℃，终锻温度为1500-1600℃，热锻保温2-3h后，再将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温3-5h，温度为800-900℃，然后以20℃/h的速度冷却到300-500℃后，再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温1-2h，温度为600-800℃，然后以15℃/h的速度冷却到200-300℃后，再空冷至常温。
6.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四深度冷轧的冷轧变形度在75-80％。
7.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五硫酸水溶液的硫酸体积百分比为15-25%。
8.根据权利要求1所述的一种新型不锈钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤五冷处理的温度为-20℃，所述冷处理保温时间为40-50min。
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