CN109207697A - 超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法 - Google Patents

超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，不锈钢包含C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、N及Fe，各组分按质量百分比计：C：0~0.02%、Si：0~0.4%、Mn:2.5~3.0%、P：0~0.02%、S：0~0.015%、Cr:24~26%、Ni:19~21%、Mo:2.5~3.0%、N:0.2~0.3%、余量为Fe；该不锈钢的制备方法包括如下步骤：（1）按成分配比；（2）在真空中熔炼，脱碳后浇注初坯；（3）初坯焊接成电极坯；（4）电极坯用电渣炉进一步提纯；（5）高纯度的钢锭装炉，开方坯后出炉冷却至常温；（6）用坯件下料重新装炉后出炉锻造成圆钢；（7）将圆钢进行固溶处理，最后水冷制得合金棒材。

Description

超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法。
背景技术
现有超低碳的25-22-2（2RE69）是一种专用奥氏体不锈钢，专用于尿素生产过程中的氨基甲酸铵和熔融尿液工段的管阀等设备材料，因其要承受高压（140~250大气压）和温度180~210℃及二氧化碳与氨合成产物氨基甲酸铵的强烈腐蚀。一般的不锈钢都不能满足其耐腐蚀性，由此国际国内研发了此钢种，国内：00Cr25Ni22Mo2N，国际：2RE69。该材料用作管道、阀体外壳等静态时，耐腐蚀性能完全满足要求，但用在高压差下的运动零件，如动态阀芯、阀杆时，除要克服介质的强腐蚀外，还有强冲刷、汽蚀现象产生，因而使用效果一般。
因此急需一种既耐腐蚀、耐汽蚀又耐冲刷的阀门内件材料来解决此问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在保证合金的力学性能及耐腐蚀性的基础上，进一步提高合金耐汽蚀及耐冲刷性能的超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法。
本发明的超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，其特征是所述不锈钢包含C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、N及Fe，各组分按质量百分比计，其成分配比为：
C：0~0.02%、Si：0~0.4%、Mn:2.5~3.0%、P：0~0.02%、S：0~0.015%、Cr:24~26%、Ni:19~21%、Mo:2.5~3.0%、N:0.2~0.3%、余量为Fe；
该不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
（1）按所述成分配比；
（2）直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止；然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；
（3）将熔炼的合金初坯焊接成电极坯；
（4）将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质使之得到更高纯度的φ380钢锭；（电渣熔炼就是提纯，所有经电渣重熔的材料都比初坯纯。）
（5）将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；
（6）用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；
（7）将热锻后的圆钢在1060~1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。
本发明是超低碳高锰钼25-20-3-3不锈钢及其制备方法，其目的是在保证合金的力学性能的基础上，提高合金硬度及耐腐蚀、耐汽蚀、耐冲刷性能。其不锈钢制备方法的步骤（1）中，按所述成分配比，以25-22-2不锈钢成分为基础配制并调整以下元素含量为Ni:19~21% Mo:2.5~3.0% N:0.2~0.3% Mn:2.5~3%。
本发明的有益效果是：在保持材料的力学性能及耐腐蚀的前提下，提高硬度同时提高耐汽蚀及耐冲刷性能。
本发明基于25-22-2不锈钢，在该合金中加入锰、钼、氮来提高合金的硬度及耐腐蚀、耐汽蚀、耐冲刷性能。
本发明合金经过熔炼、开坯、热轧以后，最终显微组织为全奥氏体相。
本发明的合金与25-22-2性能对比如下表：
以下拉伸实验在微机控制电子式万能材料试验机上进行，其最大载荷100KN，拉伸速率为0.2mm/min；采用8-A10S-95《尿素厂耐腐蚀不锈钢的休氏试验和金相检验》对试验合金进行休氏腐蚀实验（该试验标准要求高于ASTM A 262-2002 C法的Huey腐蚀试验）。
从表中可以看出，本发明在维持合金室温力学性能的前提下，硬度和耐蚀性能均有明显提高。
与前述现有同类产品相比，本发明的超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，在保证合金的力学性能及耐腐蚀性的基础上，进一步提高合金耐汽蚀及耐冲刷性能。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
具体实施方式
实施例1：本实施例中所述超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，所述不锈钢各组分按质量百分比计，其成分配比为：C：0.013%、Si：0.23%、 Mn:2.65% 、P：0.13%、S：0.005% 、Cr:25.45%、Ni:20.10%、Mo:2.84%、N:0.22%、余量为Fe。其制备方法为：将按成分配比配好的材料直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止。然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；将熔炼的合金初坯焊接成电极；将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质，使之得到更高纯度的φ380钢锭；将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；将热锻后的圆钢在1060~1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。性能数据：抗拉强度σb=700MPa，屈服强度σ0.2=380MPa，延伸率A=47%，五个周期的平均腐蚀率为0.30um/48h，硬度HB=260。
实施例2：本实施例中所述超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，所述不锈钢各组分按质量百分比计，其成分配比为：C：0.018% 、Si：0.20%、 Mn:2.80%、 P：0.010%、 S：0.008%、Cr:24.80% 、Ni:20.05%、Mo:2.82%、N:0.24%、余量为Fe。其制备方法为：将按成分配比配好的材料直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止。然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；将熔炼的合金初坯焊接成电极；将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质，使之得到更高纯度的φ380钢锭；将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；将热锻后的圆钢在1060~1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。性能数据：抗拉强度σb=700MPa，屈服强度σ0.2=375MPa，延伸率A=48%，五个周期的平均腐蚀率为0.27um/48h，硬度HB=265。
实施例3：本实施例中所述超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，所述不锈钢各组分按质量百分比计，其成分配比为：C：0.016% 、Si：0.30%、 Mn:2.81% 、P：0.012%、S：0.002%、Cr:25.11%、Ni:19.90%、Mo:2.81%、N:0.28%、余量为Fe。其制备方法为：将按成分配比配好的材料直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止。然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；将熔炼的合金初坯焊接成电极；将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质，使之得到更高纯度的φ380钢锭；将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；将热锻后的圆钢在1060~1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。性能数据：抗拉强度σb=785MPa，屈服强度σ0.2=410MPa，延伸率A=43%，五个周期的平均腐蚀率为0.27um/48h，硬度HB=267。
实施例4：本实施例中所述超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，所述不锈钢各组分按质量百分比计，其成分配比为：C：0.017% 、Si：0.36%、 Mn:2.93%、 P：0.013%、S：0.002%、Cr:25.17%、Ni:19.95%、Mo:2.75%、N:0.27%、余量为Fe。其制备方法为：将按成分配比配好的材料直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止。然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；将熔炼的合金初坯焊接成电极；将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质，使之得到更高纯度的φ380钢锭；将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；将热锻后的圆钢在1060-1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。性能数据：抗拉强度σb=800MPa，屈服强度σ0.2=430MPa，延伸率A=45%，五个周期的平均腐蚀率为0.24um/48h，硬度HB=275。
超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，不锈钢包含C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、N及Fe，各组分按质量百分比计：C：0~0.02%、Si：0~0.4%、Mn:2.5~3.0%、P：0~0.02%、S：0~0.015%、Cr:24~26%、Ni:19~21%、Mo:2.5~3.0%、N:0.2~0.3%、余量为Fe；该不锈钢的制备方法包括如下步骤：（1）按成分配比；（2）在真空中熔炼，脱碳后浇注初坯；（3）初坯焊接成电极坯；（4）电极坯用电渣炉进一步提纯；（5）高纯度的钢锭装炉，开方坯后出炉冷却至常温；（6）用坯件下料重新装炉后出炉锻造成圆钢；（7）将圆钢进行固溶处理，最后水冷制得合金棒材。

Claims (1)

1.一种超低碳高锰钼不锈钢及其制备方法，其特征是所述不锈钢包含C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、N及Fe，各组分按质量百分比计，其成分配比为：
C：0~0.02%、Si：0~0.4%、Mn:2.5~3.0%、P：0~0.02%、S：0~0.015%、Cr:24~26%、Ni:19~21%、Mo:2.5~3.0%、N:0.2~0.3%、余量为Fe；
该不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
（1）按所述成分配比；
（2）直接加入在真空炉中升温到温度1580~1620℃熔炼，待所有材料全部熔完后取样经炉前快速光谱分析，除碳外其余元素均要符合配比要求，不符合要求时则需添加元素，直至符合要求为止；然后转入AOD炉吹氧脱碳到0~0.02%后浇注成初坯；
（3）将熔炼的合金初坯焊接成电极坯；
（4）将电极坯用电渣炉进一步提纯，去除杂质使之得到更高纯度的φ380钢锭；
（5）将高纯度的钢锭在1100℃时装炉，在1100~1120℃时开方坯150×150后出炉冷却至常温；
（6）用坯件下料150×150×300重新装炉使之温度达到1100~1120℃后恒温1小时后出炉锻造成φ80的圆钢；
（7）将热锻后的圆钢在1060~1100℃进行固溶处理，保温时间为1~1.5小时最后进行水冷制得合金棒材。
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