CN109576599A - 抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢 - Google Patents

抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.01‑0.03%，铬16.6‑17.4%，镍10.1‑12.0%，钼2.05‑2.45%，钛0.04‑0.15%，硅0.6‑0.8%，锰1.3‑1.9%，硫0‑0.01%，磷0‑0.035%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明合理设计奥氏体不锈钢中的组分配比，使得不锈钢具有优异的强度和抗晶间腐蚀性能，碳提高不锈钢的硬度及强度；铬、镍、钼、硅减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的耐腐蚀性能；钛降低碳在不锈钢中的溶解度，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能；在保证不锈钢具备足够的综合性能及控制制造成本的条件下，尽可能地使硫、磷含量降低；本发明应用于化学等行业中，可有效延长设备的使用寿命。

Description

抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢
技术领域
本发明涉及奥氏体不锈钢材料领域，尤其涉及一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢。
背景技术
奥氏体不锈钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，常用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。但是，在奥氏体不锈钢的应用过程中，常出现晶间腐蚀现象。晶间腐蚀是不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象，属于局部腐蚀的一种，其腐蚀方向沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展。晶间腐蚀主要由于晶粒表面和内部化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低不锈钢的机械强度；而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化，不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。目前的奥氏体不锈钢中通常添加钛或铌等稳定化元素来减少奥氏体不锈钢的晶间腐蚀现象，但是，由于成分设计还不够合理，不锈钢的抗晶间腐蚀性能还不能完全满足化工等行业对于不锈钢材料的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，合理设计不锈钢中的组分配比，使得不锈钢具有优异的抗晶间腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.01-0.03%，铬16.6-17.4%，镍10.1-12.0%，钼2.05-2.45%，钛0.04-0.15%，硅0.6-0.8%，锰1.3-1.9%，硫0-0.01%，磷0-0.035%，余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.6%，镍10.5%，钼2.10%，钛0.10%，硅0.65%，锰1.5%，硫0.009%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.025%，铬16.8%，镍10.3%，钼2.15%，钛0.11%，硅0.75%，锰1.6%，硫0.008%，磷0.025%，余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.015%，铬16.9%，镍10.6%，钼2.20%，钛0.08%，硅0.70%，锰1.55%，硫0.005%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.7%，镍10.4%，钼2.30%，钛0.12%，硅0.68%，锰1.4%，硫0.007%，磷0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明提供一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，在不锈钢中添加合适重量百分比的钛，同时降低不锈钢中的碳含量，避免形成碳化铬，使得不锈钢具有优异的强度和抗晶间腐蚀性能，应用于化学等行业中，可延长设备的使用寿命。
附图说明
无。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
本发明提供一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.01-0.03%，铬16.6-17.4%，镍10.1-12.0%，钼2.05-2.45%，钛0.04-0.15%，硅0.6-0.8%，锰1.3-1.9%，硫0-0.01%，磷0-0.035%，余量为铁和不可避免的杂质。
碳是强奥氏体形成元素，是对钢的强度贡献最大的元素，碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起到固溶强化的作用；但是碳含量过高，会使不锈钢的晶间腐蚀倾向变严重，因此，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中碳的含量控制在0.01-0.03%，保证不锈钢具备足够的强度和抗晶间腐蚀性能。
铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜，是不锈钢保持耐蚀性的基本元素之一，铬含量增加可提高不锈钢的钝化膜修复能力，改善不锈钢的抗氧化作用，增加不锈钢的抗腐蚀能力，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中铬含量为16.6-17.4%， Cr2O3钝化膜具有较强的化学稳定性，较高含量的铬使得不锈钢具有优异的耐点蚀、耐晶间腐蚀及耐应力腐蚀性能，延长酸性介质中设备的使用寿命。
镍是主要奥氏体形成元素，能够减缓不锈钢的腐蚀现象，减弱不锈钢晶间腐蚀的倾向；本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中镍含量为10.1-12.0%，镍在不锈钢中不与碳形成碳化物，会降低碳在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的析出，因而能够提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。
钼是碳化物形成元素，在不锈钢中加入钼，可以减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，同时不锈钢中的Mo以MoO4的形式吸附在活性金属面上，能够抑制金属的溶解，促使再钝化，防止钝化膜被破坏，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中钼含量为2.05-2.45%，能够有效减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。
晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致，防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。钛与碳的亲和力大于铬与碳的亲和力，把钛加入不锈钢中后，碳优先与钛结合生成碳化钛（TiC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬，从而有效防止晶间腐蚀。本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中钛含量0.04-0.15%，为碳含量的5倍左右，可有效降低碳含量，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。
硅在不锈钢中不与碳形成碳化物，或提高碳的活度，降低碳在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的析出；硅与铬、钼等结合，有提高耐腐蚀性和抗氧化的作用，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中硅含量在0.6-0.8%，可以提高不锈钢的耐腐蚀和抗氧化性能，同时避免硅含量过多影响不锈钢的焊接性能。
锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，有助于提高不锈钢的韧性、强度和硬度，但是锰含量过度增加会导致不锈钢的耐腐蚀性能及焊接性能下降，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中锰含量为1.3-1.9%，可提高不锈钢的强度。
一般情况下，硫、磷是不锈钢中的有害元素，硫降低不锈钢的延展性、韧性、焊接性能以及耐腐蚀性能，磷增加不锈钢的冷脆性，使得焊接性能变坏，塑性降低，本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢中硫含量在0.01%以下，磷含量在0.035%以下，防止其对不锈钢的性能产生较大影响。
本发明的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢的各组分配比经过科学、合理的设计，保证不锈钢具备高强度和优异的抗晶间腐蚀性能。
本发明实施例1的一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.6%，镍10.5%，钼2.10%，钛0.10%，硅0.65%，锰1.5%，硫0.009%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。碳提高不锈钢的硬度及强度，铬、镍、钼、硅减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的耐腐蚀性能，钛降低碳在不锈钢中的溶解度，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能；在保证不锈钢具备足够的综合性能及控制制造成本的条件下，尽可能地使硫、磷含量降低。
本发明实施例2的一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢各组分按重量百分比计算分别为：碳0.025%，铬16.8%，镍10.3%，钼2.15%，钛0.11%，硅0.75%，锰1.6%，硫0.008%，磷0.025%，余量为铁和不可避免的杂质。碳提高不锈钢的硬度及强度，铬、镍、钼、硅减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的耐腐蚀性能，钛降低碳在不锈钢中的溶解度，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能；在保证不锈钢具备足够的综合性能及控制制造成本的条件下，尽可能地使硫、磷含量降低。
本发明实施例3的一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢各组分按重量百分比计算分别为：碳0.015%，铬16.9%，镍10.6%，钼2.20%，钛0.08%，硅0.70%，锰1.55%，硫0.005%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。碳提高不锈钢的硬度及强度，铬、镍、钼、硅减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的耐腐蚀性能，钛降低碳在不锈钢中的溶解度，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能；在保证不锈钢具备足够的综合性能及控制制造成本的条件下，尽可能地使硫、磷含量降低。
本发明实施例4的一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.7%，镍10.4%，钼2.30%，钛0.12%，硅0.68%，锰1.4%，硫0.007%，磷0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。碳提高不锈钢的硬度及强度，铬、镍、钼、硅减缓不锈钢的晶间腐蚀倾向，提高不锈钢的耐腐蚀性能，钛降低碳在不锈钢中的溶解度，提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能；在保证不锈钢具备足够的综合性能及控制制造成本的条件下，尽可能地使硫、磷含量降低。
本发明提供一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，在不锈钢中添加合适重量百分比的钛，同时降低不锈钢中的碳含量，避免形成碳化铬，使得不锈钢具有优异的强度和抗晶间腐蚀性能，应用于化学等行业中，可延长设备的使用寿命。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，其特征在于：各组分按重量百分比计算分别为：碳0.01-0.03%，铬16.6-17.4%，镍10.1-12.0%，钼2.05-2.45%，钛0.04-0.15%，硅0.6-0.8%，锰1.3-1.9%，硫0-0.01%，磷0-0.035%，余量为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，其特征在于：各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.6%，镍10.5%，钼2.10%，钛0.10%，硅0.65%，锰1.5%，硫0.009%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，其特征在于：各组分按重量百分比计算分别为：碳0.025%，铬16.8%，镍10.3%，钼2.15%，钛0.11%，硅0.75%，锰1.6%，硫0.008%，磷0.025%，余量为铁和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，其特征在于：各组分按重量百分比计算分别为：碳0.015%，铬16.9%，镍10.6%，钼2.20%，钛0.08%，硅0.70%，锰1.55%，硫0.005%，磷0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢，其特征在于：各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，铬16.7%，镍10.4%，钼2.30%，钛0.12%，硅0.68%，锰1.4%，硫0.007%，磷0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。
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