CN113322419B - 一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法，按重量百分比计的如下化学成分，C 0.02‑0.03％、Y 6‑8％、Cu 0.7‑0.9％、Cr 15‑18％、Ti 0.2‑0.3％、Ni 0.6‑0.9％、P 0.053‑0.055％，其余为Fe和不可去除杂质，所述不锈钢管件由铁‑铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成，所述铁‑铬合金粉的平均颗粒大小为50‑60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为40‑45μm。本申请在原料的选择上选用了以铁‑铬合金粉为原材料，原因在于使用Fe‑Cr合金中含有较多的Cr元素，在制备得到产品后，产品中Cr的含量仅次于Fe的含量，在制备过程中Cr能够形成氧化薄膜，进而达到耐高温抗氧化的效果。

Description

一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢制备技术领域，具体为一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法。
背景技术
不锈钢是生活中常见的金属材料，不锈钢并不是只有一种，而是根据含有的成分及晶体状态分为多种。大多数的不锈钢都具有一定的焊接性、耐腐蚀性和耐热性，因此在材料加工、建筑以及3d打印等领域具有广泛的应用。
不锈钢能够在大多数的环境下使用，但是不锈钢并不能代表不生锈，不锈钢不生锈的原因在于在制备过程中加入了相应的金属元素，加入的金属元素能够在高温环境下发生氧化，形成金属氧化膜，进而达到防腐蚀抗养护的目的。但是由于环境具有变性，并且在制备过程中产生的金属氧化膜并能完全达到抗氧化的目的，因此发明一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温高强韧不锈钢管件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.02-0.03％、Y 6-8％、Cu 0.7-0.9％、Ti0.2-0.3％、Ni 0.6-0.9％、Cr 15-18％、P 0.053-0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
进一步的，所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
进一步的，所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为50-60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为40-45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为20-30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为40-60μm。
进一步的，所述铁-铬合金粉中，铬占16-18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉与氧化钇、钛粉混合，球磨，得到含有Fe、Cr、Y、Ti元素的混合金属粉末，加入铜粉和镍粉，进行二次球磨，进行冷压，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
进一步的，步骤S2的具体步骤如下，
将铁-铬合金粉进行球磨，球料比为15-16:1，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为2-3天，再加入镍粉，继续球磨2-3天，最后加入铜粉，继续球磨2-3天，冷压，得到板坯。
本申请在制备过程中采用将铁-铬合金粉与氧化钇和钛粉混合，在氩气的氛围下进行球磨，球磨时间为2-3天，经过球磨后Fe-Cr粉末和氧化钇、钛粉在长时间的球磨下，能够金属粉末和其中含有的难溶性物质破碎、细化，进而能够得到纳米金属晶体，进而保证在后续的烧结过程中能够更加容易地形成金属锈层，进而达到抗氧化的目的。
在球磨前要使用氩气将球磨机中的空气排出，并且一定要在氩气的氛围下进行，原因在与如果球磨机中含有空气，在球磨过程中，含有Fe、Y、Cr、Ti元素的混合金属粉末从开始的多边形晶体逐步变为形状无规律的晶体，随着球磨时间的只能延长，形状无规律的晶体转变为非晶相，原本作为增加产品抗氧化性能的Ti元素在空气存在的环境下进行球磨，反而促进了Fe-Y-Cr-Ti的非晶相转化，进而导致不锈钢产品的机械性能下降，因此在球磨的过程中要保持在氩气且密闭的容器中进行。
进一步的，冷压的压力为100-115MPa，球磨的速度为500-600r/min。
进一步的，步骤S1中加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，步骤S2中加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3。
进一步的，步骤S4的烧结的温度为1200-1300℃，烧结过程中维持在压力60-70MPa下进行。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本申请在原料的选择上选用了以铁-铬合金粉为原材料，原因在于使用Fe-Cr合金中含有较多的Cr元素，在制备得到产品后，产品中Cr的含量仅次于Fe的含量，在制备过程中Cr能够形成氧化薄膜，进而达到耐高温抗氧化的目的。
目前市面上常见的不锈钢中，P作为杂质进行处理，因此常见的不锈钢产品中P的含量基本小于0.045％，而本申请的不锈钢产品中磷的含量相较于其他产品较高，原因在于，本申请采用在钢铁表面形成一层金属锈层的方式达到不锈钢管件在高温下耐氧化的目的。
本申请在铁-铬合金粉的基础上加入了镍粉，镍粉能够增加产品中钢的稳定性，进而提高产品的机械强度和耐腐蚀性能。本申请加入了稀土元素，稀土元素的加入能够降低产品中的Cu、P、S及其他元素的平衡分配系数，进而提高产品的稳定性和机械强度。但是在稀土元素的选择上本申请有目的地选择了钇，原因在于稀土元素种类众多，在不锈钢领域中常用的稀土元素基本为铈(Ce)、钇(Y)、镧等，对于本申请中添加的Ti、Cu元素，选择稀土元素Ce是最好选择，稀土元素Ce能够降低Cu和Ti的活性，提高溶解度，进而能够提高Ti和Cu的利用率，但是由于本申请P含量为0.053-0.055％，相较于市面上常见的不锈钢的0.045％较高，而P与Cu和Ti不同，Ce的加入会提高P的活性，降低P的溶解度，进而导致P在晶界发生偏聚现象，进而导致产品的机械强度和耐热耐氧化性能下降。
不锈钢的氧化历程往往都是发生在气、液、固相界面的电化学反应，由于空气中含有水分、空气以及其他腐蚀物，如二氧化硫、硫化氢以及氯化物等物质，进而能够形成电解液，使是不锈钢发生氧化。本申请为了提高产品的抗氧化性能，加入Cu元素，Cu元素的加入能够促进钢阳极钝化，进而增强不锈钢产品的抗腐蚀性能，本申请保留的P元素较多，而P元素能够作为阳极去极化剂，与Cu元素相互配合，在烧结的过程中能够促进Fe离子由不稳定的亚铁离子转化为更稳定的铁离子，能够与加入的Ti和Ni元素共同作用，形成具有保护作用的金属氧化膜，进而保证产品的抗氧化性和抗腐蚀性能。
单独依靠金属氧化膜是没有办法达到抗氧化的目的，原因在于本申请的烧结温度在1200-1300℃，在该温度下能够得到致密的金属氧化膜，但是由于氧化膜的厚度较薄，导致其无法完全将钢与空气中的氧气和水分开，进而抗氧化能力表现得并不尽如人意，因此本申请选择在烧结过程中加入只含有Fe、Cr元素的刚水，原因在与Fe、Cr刚水中的Cr含量相较于板坯较高，在加入过程中，钢水的余热能够将板坯表面融化，在余温的作用下，Cr元素被氧化，形成氧化铬金属薄膜，覆盖在板坯上方，进而保证水分和氧气无法接触钢体表面，并且在接触界面上，Cr的含量增多、Cu和P元素的相互作用，在两方面的作用下，能够增强金属氧化薄膜的形成，进而提高了产品的抗氧化能力。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.02％、Y 6％、Cu 0.7％、Ti 0.2％、Ni 0.6％、Cr 15％、P 0.053％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为50μm，所述钛粉的平均颗粒大小为40μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为20nm，所述铜粉的平均颗粒大小为40μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占16％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉末进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为15:1，球磨的速度为500r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为2天，再加入镍粉，继续球磨2天，最后加入铜粉，继续球磨2-3天，冷压，冷压的压力为100MPa，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1200℃，烧结过程中维持在压力60MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
实施例2
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.025、Y7％、Cu 0.8％、Ti 0.25％、Ni 0.7％、Cr 17％、P 0.054％，其余为Fe、Cr和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为55μm，所述钛粉的平均颗粒大小为42μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为25nm，所述铜粉的平均颗粒大小为50μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占17％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉末进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为15-16:1，球磨的速度为550r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为2.5天，再加入镍粉，继续球磨2.5天，最后加入铜粉，继续球磨2.5天，冷压，冷压的压力为110MPa，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1250℃，烧结过程中维持在压力65MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
实施例3
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.055％，其余为Fe、Cr和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉末进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为16:1，球磨的速度为600r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为3天，再加入镍粉，继续球磨3天，最后加入铜粉，继续球磨3天，冷压，冷压的压力为115MPa，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1300℃，烧结过程中维持在压力70MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
对比例1
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉末进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为16:1，球磨的速度为600r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，继续球磨，球磨时间为3天，再加入镍粉，继续球磨3天，最后加入铜粉，继续球磨3天，冷压，冷压的压力为115MPa，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1300℃，烧结过程中维持在压力70MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
对比例2
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.040％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的1/3，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉末进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为16:1，球磨的速度为600r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为3天，再加入镍粉，继续球磨3天，最后加入铜粉，继续球磨3天，冷压，冷压的压力为115MPa，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1300℃，烧结过程中维持在压力70MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
对比例3
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉进行球磨，球料比为16:1，球磨的速度为600r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为3天，再加入镍粉，继续球磨3天，最后加入铜粉，继续球磨3天，冷压，冷压的压力为115MPa，得到板坯；
S2、对板坯进行烧结，烧结的温度为1300℃，烧结过程中维持在压力70MPa，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
对比例4
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉进行球磨，加入的铁-铬合金粉占总铁-铬质量比的2/3，球料比为16:1，球磨的速度为600r/min，在球磨过程中加入氧化钇、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为3天，再加入镍粉，继续球磨3天，最后加入铜粉，继续球磨3天，进行冶炼，出钢温度为1300℃，进一步加工、定型，得到管坯；
S2、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
对比例5
一种耐高温高强韧不锈钢管件，包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.03％、Y 8％、Cu 0.9％、Ti 0.3％、Ni 0.9％、Cr 18％、P 0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成。
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为45μm，所述氧化钇的平均颗粒大小为30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为60μm。
所述铁-铬合金粉中，铬占18％，其余为铁和杂质。
一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，步骤如下，
S1、向铁-铬合金粉加入氧化钇、钛粉、镍粉和铜粉，混合，冷压，冷压的压力为115MPa，得到板坯；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，烧结的温度为1300℃，烧结过程中维持在压力70MPa，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件。
实验
以实施例3为对照，设置对比例1、对比例2、对比例3、对比例4，其中对比例1中不通入氩气，在含有空气的环境下将进行研磨，对比例2中将P元素含量降低至0.040％，对比例3中直接进行烧结，对比例4中不采用烧结，直接进行冶炼，对比例5中不进行球磨，进行对照实验。
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5进行抗拉伸强度、冲击韧性以及在NaCl溶液下的抗腐蚀性能进行测试，结果如下，
实验组 抗拉伸强度(MPa) 冲击韧性(J) 腐蚀速度(mm/年)
实施例1 1158 242 0.01154
实施例2 1153 240 0.01084
实施例3 1149 238 0.01044
对比例1 1014 216 0.03647
对比例2 1157 241 0.02597
对比例3 1045 215 0.01484
对比例4 1048 216 0.01467
对比例5 1004 210 0.03789
表一
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5进行抗氧化性能测试，结果如下，
Figure BDA0003047895020000091
表二
对比例1中不通入氩气，在含有空气的环境下将进行研磨，导致对比例1的抗拉伸强度、冲击韧性和腐蚀速度相较于实施例1、实施例2、实施例3较差，并且在进行抗氧化性能测试中，表现得不如实施例1、实施例2、实施例3，原因在于在进行球磨过程中，由于没有在氩气的环境下进行，导致多种金属元素形成非晶相，而非晶相的形成使得对比例1在各方面表现得不尽如人意。
对比例2中将P元素含量降低至0.040％，导致对比例2的抗氧化性能，表现得不如实施例1、实施例2、实施例3，而抗拉伸强度、冲击韧性和腐蚀速度相较于实施例1、实施例2、实施例3基本相同，原因在于P元素作为杂质存在会影响产品不锈钢的机械强度，但在实施例1、实施例2、实施例3的元素组成中，加入了稀土元素，稀土元素的加入缓解了P元素对不锈钢强度的影响，但是P元素的下降会导致产品不锈钢的抗腐蚀的能力下降，对于抗氧化能力，在1000℃下氧化300h，使得表面发生了氧化，原因在于对比例2样品表面的金属氧化涂层厚度较薄，发生脱落导致的，但是由于对比例2中含有大量的Cr元素，Cr元素的存在减缓了样品的氧化速率。
对比例3和对比例4中，对比例3采用直接进行烧结，而对比例4中直接进行冶炼，两种样品的抗拉伸强度、冲击韧性和腐蚀速度基本相同，但与实施例1、实施例2、实施例3具有一定的差距，并且在抗氧化性能方面与实施例1、实施例2、实施例3依旧具有一定的差距。原因在于对比例3和对比例4中采用与实施例1、实施例2、实施例3星通的配料，但是由于工艺的差距使得样品表面的金属氧化层与实施例1、实施例2、实施例3相比较薄，导致样品的抗拉伸强度、冲击韧性和腐蚀速度以及抗氧化性能与实施例1、实施例2、实施例3相差较大。
对比例5中不进行球磨，导致对比例5的抗拉伸强度、冲击韧性和腐蚀速度相较于实施例1、实施例2、实施例3较差，并且在进行抗氧化性能测试中，表现得不如实施例1、实施例2、实施例3，原因在于球磨能够将原料由大颗粒球墨成纳米颗粒，并且还能够将原料中不溶性物质进行粉碎，进而能够提高产品的各种性能。
最后应说明的是：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 (2)

1.一种耐高温高强韧不锈钢管件的制备方法，其特征在于：
所述不锈钢管件由铁-铬合金粉、钛粉、氧化钇粉、镍粉和铜粉制备而成；
所述铁-铬合金粉的平均颗粒大小为50-60μm，所述钛粉的平均颗粒大小为40-45μm，所述氧化钇粉的平均颗粒大小为20-30nm，所述铜粉的平均颗粒大小为40-60μm；
所述铁-铬合金粉中，铬占16-18％，其余为铁和杂质；
所述不锈钢的制备步骤如下，
S1、将铁-铬合金粉，进行球磨，得到铁-铬合金粉末；
S2、将铁-铬合金粉与氧化钇粉、钛粉混合，球磨，得到含有Fe、Cr、Y、Ti元素的混合金属粉末，加入铜粉和镍粉，进行二次球磨，进行冷压，得到板坯；
S3、将步骤S1得到的铁-铬合金粉末进行冶炼，得到钢水；
S4、对步骤S2得到板坯进行烧结，在烧结过程中加入钢水，进一步加工、定型，得到管坯；
S6、将得到的管坯进行热轧、酸洗，得到不锈钢管件；
步骤S2的具体步骤如下，
将铁-铬合金粉进行球磨，球料比为15-16:1，在球磨过程中加入氧化钇粉、钛粉，通入氩气，在氩气的气氛下继续球磨，球磨时间为2-3天，再加入镍粉，继续球磨2-3天，最后加入铜粉，继续球磨2-3天，冷压，得到板坯；
冷压的压力为100-115MPa，球磨的速度为500-600r/min；
步骤S1中加入的铁-铬合金粉占总质量的1/3，步骤S2中加入的铁-铬合金粉占总质量的2/3；
步骤S4的烧结的温度为1200-1300℃，烧结过程中维持在压力60-70MPa下进行；
所述不锈钢管件包括按重量百分比计的如下化学成分，C 0.02-0.03％、Cr 15-18％、Y6-8％、Cu 0.7-0.9％、Ti 0.2-0.3％、Ni0.6-0.9％、P 0.053-0.055％，其余为Fe和不可去除杂质。
2.如权利要求1所述制备方法制备得到的耐高温高强韧不锈钢管件。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003160844A (ja) * 2001-11-22 2003-06-06 Nisshin Steel Co Ltd アルコール系燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼
CN106536777A (zh) * 2014-07-22 2017-03-22 新日铁住金不锈钢株式会社 铁素体系不锈钢及其制造方法、以及以铁素体系不锈钢作为构件的热交换器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4675066B2 (ja) * 2004-06-23 2011-04-20 日新製鋼株式会社 固体酸化物型燃料電池セパレーター用フェライト系ステンレス鋼

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003160844A (ja) * 2001-11-22 2003-06-06 Nisshin Steel Co Ltd アルコール系燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼
CN106536777A (zh) * 2014-07-22 2017-03-22 新日铁住金不锈钢株式会社 铁素体系不锈钢及其制造方法、以及以铁素体系不锈钢作为构件的热交换器

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