CN108707840B - 一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents
一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108707840B CN108707840B CN201810681390.1A CN201810681390A CN108707840B CN 108707840 B CN108707840 B CN 108707840B CN 201810681390 A CN201810681390 A CN 201810681390A CN 108707840 B CN108707840 B CN 108707840B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- martensitic stain
- stain less
- less steel
- preparation
- low carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法。该马氏体不锈钢的组分以重量百分比计为:0.02~0.1%的碳(C),0.2~4.5%的氮(N),13~20%的铬(Cr),3~12%的镍(Ni),0.1~8%的钼(Mo),0.1~1.2%的硅(Si),0.2~1.8%的锰(Mn),2~25%的钒(V),以及余量为铁(Fe),而且在所述马氏体不锈钢中包含有氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度。本发明提供的马氏体不锈钢具有低碳、高强、耐腐蚀的特性,而且生产成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢材料技术领域,具体涉及一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术
不锈钢具有优越的耐蚀性、耐热性、耐磨性和强韧性以及良好的可加工性和外观精美性,广泛应用于航空航天、海洋、化工、军工和能源等方面,以及建筑装潢、家庭器具、交通车辆及医药器械等众多领域。
不锈钢按金相组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢,其中,马氏体不锈钢可通过热处理对其性能进行调整,以满足航空、航天和化工等领域对腐蚀性、强度等性能的特殊要求。
典型的马氏体不锈钢中含有一定量的碳元素,碳不超过1.2wt%,碳虽然能够增强基体强度,但碳极易与铬发生反应形成碳化物,这些碳化物易于在晶界偏聚,很容易在晶间发生腐蚀,大大降低马氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
为了降低马氏体不锈钢的晶间腐蚀,相关技术人员将研究精力集中在减碳和添加合金元素上,如添加钼、钴、钛、铜等合金元素,然而碳含量的降低会导致不锈钢强度的降低,添加合金元素虽然可以提高马氏体不锈钢的耐腐蚀性能,但是合金元素导致马氏体不锈钢的性能不稳定,而且合金元素价格昂贵,大大增加了马氏体不锈钢的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法,用以解决现有马氏体不锈钢腐蚀性差的问题。
为实现上述目的,本发明的技术方案为提供一种低碳高强马氏体不锈钢,所述马氏体不锈钢的组分以重量百分比计为:0.02~0.1%的碳(C),0.2~4.5%的氮(N),13~20%的铬(Cr),3~12%的镍(Ni),0.1~8%的钼(Mo),0.1~1.2%的硅(Si),0.2~1.8%的锰(Mn),2~25%的钒(V),以及余量为铁(Fe),而且在所述马氏体不锈钢中包含有氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度。
优选地,在所述马氏体不锈钢中,氮化钒颗粒的体积占比为3~45%。
另外,本发明提供的一种低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其包括:
步骤S1,将合金化金属粉末进行成形制备得到生坯,所述合金化金属粉末的组分以重量百分比计为:0.02~0.1%的碳(C),0.2~4.5%的氮(N),13~20%的铬(Cr),3~12%的镍(Ni),0.1~8%的钼(Mo),0.1~1.2%的硅(Si),0.2~1.8%的锰(Mn),2~25%的钒(V),以及余量为铁(Fe);
步骤S2,在分解氨气氛中活化烧结所述生坯,原位析出氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度,获得烧结坯;
步骤S3,对所述烧结坯进行热处理或时效处理,得到马氏体不锈钢坯料。
优选地,在步骤S1中,采用模压或冷等静压方式成形,而且模压的压力为200~800MPa,冷等静压的压力为100~300MPa。
优选地,在所述步骤S2中,在600-1150℃的中温区使分解氨气的分压维持在0.1-0.8MPa。
优选地,在1150-1400℃的高温区烧结生坯1-2小时。
优选地,在高温区烧结时,将烧结环境气压维持在10-1-10-3Pa的真空状态。
优选地,在步骤S3中,在500-1200℃下保温1-10小时,随后空冷至室温得到马氏体不锈钢坯料。
优选地,在步骤S1中,合金化金属粉末的粒度在200目以下。
本发明具有如下优点:
本发明提供的低碳高强马氏体不锈钢,将碳含量控制在0.1%以下,降低了晶间腐蚀,提高了马氏体不锈钢的抗腐蚀性能;同时氮化钒颗粒细小,并且均匀分布于马氏体不锈钢的基体中,增强了马氏体不锈钢的强度和韧性,从而获得低碳高强马氏体不锈钢。
本发明提供的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法在分解氨气氛中活化烧结生坯,氨气在较高温度下释放活性氢和活性氮,活性氢具有很强的还原性,极易得到活性高的新鲜表面,为氮的扩散提供更多的通道,加速了氮的扩散速率,从而增大钢中固溶氮的含量,达到以氮代碳的目的,硬质相氮化钒颗粒均匀分布于马氏体不锈钢的基体中,增强了马氏体不锈钢的强度和韧性,从而获得低碳高强马氏体不锈钢。另外,该马氏体不锈钢制备方法工艺简单,降低了马氏体不锈钢的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的马氏体不锈钢的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
实施例1提供具体地低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其包括以下步骤:
步骤S1,将合金化金属粉末进行成形制备得到生坯。
合金化金属粉末的组分以重量百分比计为:0.05%的碳(C),0.8%的氮(N),16.5%的铬(Cr),4.6%的镍(Ni),0.1%的钼(Mo),0.59%的硅(Si),0.5%的锰(Mn),3.2%的钒(V),以及余量为铁(Fe)。
在本实施例中,合金化金属粉末是通过雾化工艺获得,采用但不限于氩气雾化、氮气雾化以及水雾化,对粉末进行筛分获得本实施例需要的粒度在200目以下的合金化金属粉末。
另外,采用模压或冷等静压方式成形,本实施例采用冷等静压成形,压力160MPa。
步骤S2,在分解氨气氛中活化烧结生坯,原位析出氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度,获得烧结坯。
在步骤S2中,在1100℃以下进行分解氨气氛烧结,氨气分压0.3MPa,烧结最高温度1300℃,在最高温度保温2小时。
步骤S3,对烧结坯进行热处理或时效处理,得到马氏体不锈钢坯料。
在步骤S3中,热处理是在860℃的温度下保温2小时,随后空冷至室温得到马氏体不锈钢坯料。
实施例2
本实施例提供另一种更具体地低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其包括以下步骤:
步骤S1,将合金化金属粉末进行成形制备得到生坯。
合金化金属粉末的组分以重量百分比计为:0.06%的碳(C),1.8%的氮(N),15.9%的铬(Cr),5.1%的镍(Ni),0.5%的钼(Mo),0.4%的硅(Si),0.6%的锰(Mn),6.6%的钒(V),以及余量为铁(Fe)。
在本实施例中,合金化金属粉末是通过雾化工艺获得,采用但不限于氩气雾化、氮气雾化以及水雾化,对粉末进行筛分获得本实施例需要的粒度在325目以下的合金化金属粉末。
另外,采用模压或冷等静压方式成形,本实施例采用冷等静压成形,压力180MPa。
步骤S2,在分解氨气氛中活化烧结生坯,原位析出氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度,获得烧结坯。
在步骤S2中,在1150℃以下进行分解氨气氛烧结,氨气分压0.5MPa,烧结最高温度1310℃,在最高温度保温1小时。
步骤S3,对烧结坯进行热处理或时效处理,得到马氏体不锈钢坯料。
在步骤S3中,热处理是在850℃的温度下保温2小时,随后空冷至室温得到马氏体不锈钢坯料。
实施例3
本实施例再提供一种具体的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其包括以下步骤:
步骤S1,将合金化金属粉末压制成生坯。
合金化金属粉末的组分以重量百分比计为:0.08%的碳(C),2.6%的氮(N),18%的铬(Cr),4.3%的镍(Ni),1.2%的钼(Mo),0.6%的硅(Si),1.0%的锰(Mn),9.6%的钒(V),以及余量为铁(Fe)。
在本实施例中,合金化金属粉末是通过雾化工艺获得,采用但不限于氩气雾化、氮气雾化以及水雾化,对粉末进行筛分获得本实施例需要的粒度在250目以下的合金化金属粉末。
另外,采用模压或冷等静压方式成形,本实施例采用冷等静压成形,压力200MPa。
步骤S2,在分解氨气氛中活化烧结生坯,原位析出氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度,获得烧结坯。
在步骤S2中,在1100℃以下进行分解氨气氛烧结,氨气分压0.1MPa,烧结最高温度1280℃,在最高温度保温2小时。
步骤S3,对烧结坯进行热处理或时效处理,得到马氏体不锈钢坯料。
在步骤S3中,热处理是在860℃的温度下保温2小时,随后空冷至室温得到马氏体不锈钢坯料。
本发明还对实施例1至实施例3获得的马氏体不锈钢的性能在室温下对拉伸强度(σb)和延伸率(δ)进行了测试,拉伸强度的单位为MPa,延伸率的单位%,测试数据详见表1。
表1
σb/Mpa | δ/% | |
实施例1 | 1212 | 18 |
实施例2 | 1620 | 15 |
实施例3 | 1860 | 12 |
上述实施例1至实施例3提供的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,在分解氨气氛中活化烧结生坯,氨气在较高温度下释放活性氢和活性氮,活性氢具有很强的还原性,极易得到活性高的新鲜表面,为氮的扩散提供更多的通道,加速了氮的扩散速率,从而增大钢中固溶氮的含量,达到以氮代碳的目的,使硬质相氮化钒颗粒均匀分布于马氏体不锈钢的基体中,增强了马氏体不锈钢的强度和韧性,从而获得低碳高强马氏体不锈钢。另外,该马氏体不锈钢制备方法工艺简单,降低了马氏体不锈钢的成本。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,所述低碳高强马氏体不锈钢的制备方法包括:
步骤S1,将合金化金属粉末进行成形制备得到生坯,所述合金化金属粉末的组分以重量百分比计为:0.02~0.1%的碳(C),0.2~4.5%的氮(N),13~20%的铬(Cr),3~12%的镍(Ni),0.1~8%的钼(Mo),0.1~1.2%的硅(Si),0.2~1.8%的锰(Mn),2~25%的钒(V),以及余量为铁(Fe);
步骤S2,在分解氨气氛中活化烧结所述生坯,原位析出氮化钒颗粒,用以增强马氏体不锈钢的强度,获得烧结坯;
步骤S3,对所述烧结坯进行热处理,得到马氏体不锈钢坯料。
2.根据权利要求1所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,采用模压或冷等静压方式成形,而且模压的压力为200~800MPa,冷等静压的压力为100~300MPa。
3.根据权利要求1所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在600-1150℃的中温区使分解氨气的分压维持在0.1-0.8MPa。
4.根据权利要求1所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,在1150-1400℃的高温区烧结生坯1-2小时。
5.根据权利要求4所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在高温区烧结时,将烧结环境气压维持在10-1-10-3Pa的真空状态。
6.根据权利要求1所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在步骤S3中,在850-860℃下保温1-10小时,随后空冷至室温得到马氏体不锈钢坯料。
7.根据权利要求1所述的低碳高强马氏体不锈钢的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,合金化金属粉末的粒度在200目以下。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810681390.1A CN108707840B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810681390.1A CN108707840B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108707840A CN108707840A (zh) | 2018-10-26 |
CN108707840B true CN108707840B (zh) | 2019-10-25 |
Family
ID=63872027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810681390.1A Active CN108707840B (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108707840B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101248204A (zh) * | 2005-08-24 | 2008-08-20 | 尤迪霍尔姆工具公司 | 合金钢及由该合金钢制造的工具或部件 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001003141A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-09 | Nippon Steel Corp | ディスクブレーキ用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
US6793744B1 (en) * | 2000-11-15 | 2004-09-21 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Martenstic stainless steel having high mechanical strength and corrosion |
AU2004258030B2 (en) * | 2003-07-22 | 2008-08-28 | Nippon Steel Corporation | Martensitic stainless steel |
MX2019004721A (es) * | 2016-10-25 | 2019-06-17 | Jfe Steel Corp | Tubo sin costura de acero inoxidable martensitico para productos tubulares de region petrolifera, y metodo para la produccion del mismo. |
-
2018
- 2018-06-27 CN CN201810681390.1A patent/CN108707840B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101248204A (zh) * | 2005-08-24 | 2008-08-20 | 尤迪霍尔姆工具公司 | 合金钢及由该合金钢制造的工具或部件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108707840A (zh) | 2018-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107109593B (zh) | 耐磨合金 | |
JP5902091B2 (ja) | 窒素含有低ニッケル焼結ステンレス鋼 | |
JP6801236B2 (ja) | 低温水素用オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法 | |
KR20170059458A (ko) | 오스테나이트계 스테인리스 강판 | |
EP3128034A1 (en) | Austenitic stainless-steel sheet for gasket, and gasket | |
CN101368247A (zh) | 一种新型铬系热作模具钢及其热处理工艺 | |
CN102271843A (zh) | 制造具有耐磨涂层表面区域的复合产品的方法,所述产品,和钢材料用于获得所述涂层的用途 | |
JPH0559500A (ja) | 二次硬化型高温耐摩耗性焼結合金 | |
CN103320674B (zh) | 一种带碳化物等温淬火球铁及其淬火工艺 | |
EP3467128B1 (en) | Extrusion die made of hot working steel and production method thereof | |
CN101125397A (zh) | 一种节镍型奥氏体不锈钢焊丝 | |
CN109465565A (zh) | 一种气体保护焊丝及其制造方法 | |
CN111560564A (zh) | 一种资源节约型高氮双相不锈钢及其近净成形方法 | |
JP3555165B2 (ja) | 焼結用ステンレス鋼粉末 | |
CN108555285A (zh) | 一种高氮无镍不锈钢粉末及其制备方法、应用 | |
JP2010520372A (ja) | Z相により強化されたマルテンサイト系耐クリープ鋼 | |
JP2005171382A (ja) | 粉末金属から部品を製造する方法 | |
CN108707840B (zh) | 一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法 | |
JP2009185328A (ja) | 鉄基焼結合金およびその製造方法 | |
CN112981245A (zh) | 一种不锈钢材料及其制备方法 | |
CN114807781B (zh) | 一种注射成形可量产型超高强度不锈钢及其制备工艺 | |
CN102676978B (zh) | 改善非奥氏体系不锈钢表面机械性质的方法 | |
CN102676979B (zh) | 提升粉末冶金不锈钢强度及硬度的方法 | |
CN108588578B (zh) | 一种无镍高钼耐蚀铸钢及其制备方法和应用 | |
JP5981357B2 (ja) | 耐熱鋼および蒸気タービン構成部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230713 Address after: 225300 room 288, 2nd floor, main building, cultural and creative building, No. 60, Fenghuang East Road, Hailing District, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Jinwu New Material Co.,Ltd. Address before: University of Science and Technology Beijing, 30 Xueyuan Road, Haidian District, Beijing 100085 Patentee before: BEIJING JINWU TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.,LTD. |