CN114635094B - 一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents

一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了阀体用马氏体不锈钢及其制备方法，选用优质原材料，采用EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸→钢锭退火→锻造→锻后退火工艺制备而成，严格控制各过程中参数，在Cr13型马氏体钢的基础上进一步控制S、P等杂质元素含量，提高钢的纯净度，控制气体元素H和O含量，减少白点和开裂倾向，控制C、Cu、V及五害元素含量，提高钢的冲击性能。

Description

一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁材料中的不锈钢领域，特别涉及一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法，尤其涉及石油行业阀体部件用的高强度、高韧性的马氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展，石油行业对于高效的需求也在不断增加，在石油开采过程中，通过提高材料工作介质温度和压力正逐渐成为提高采油效率的一大趋势，因此对于金属材料的要求也越来越高；
现有技术中通常采用马氏体不锈钢作为开采石油设备一些关键部件(阀体等)的主要钢种，其中马氏体不锈钢是一类可硬化的不锈钢，可以通过热处理(淬火和回火)对其性能进行调整，按合金元素的差别可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢，而在一些用于制作叶片、紧固件、泵轴、阀体、螺栓等零部件上，用量比较大的是Cr13型马氏体不锈钢，但是此类马氏体不锈钢一般只能在较低的工作环境中使用，其工作温度在300℃以下，而且Cr13型马氏体不锈钢的常规标准中对其化学成分中的S、P等杂质元素以及Si、Mn要求并不高(即S≤0.025％、P≤0.025％、Si≤0.6％、Mn≤0.6％)，由于这些元素的存在，会增加钢中出现夹杂物的几率，从而降低钢的内部质量；目前石油行业阀体用Cr13系列代表钢种为BT410D，其包括按质量百分数计的如下成分：C：0.10～0.15％、Mn：0.40～0.60％、Si：0.30～0.50％、Cr：11.50～13.50％、Ni：0.40～0.50％、Mo：0.15～0.60％、S≤0.025％、P≤0.025％、Cu≤0.20％、V≤0.20％、H：1.6ppm、O：30ppm，余量为Fe，BT410D是一种马氏体耐热不锈钢，其制造工艺为：电炉冶炼(EAF+LF+AOD+VD)2.3t/5.8t钢锭→钢锭退火→锻造成材，但是其在生产过程中存在以下问题：1)该钢种容易产生轴心晶间裂纹；2)该钢规格较大时，若遇到阴雨天气生产，容易产生白点。
鉴于上述情况，在没有更经济、适合的替代材料和不改变钢种的情况下，为了满足越来越高的使用要求，需要进一步优化制造工艺，研制出高性能的马氏体不锈钢，在Cr13型马氏体钢的基础上进一步控制S、P等杂质元素，提高钢的纯净度，控制气体元素H和O，减少白点和开裂倾向，控制C、Cu、V及五害元素，提高钢的冲击性能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法，选用优质原料，采用电炉冶炼(EAF+AOD+LF+VD)→浇注钢锭→钢锭退火→锻造成材→锻后退火工艺制备而成，严格控制各过程中参数，在Cr13型马氏体钢的基础上进一步控制S、P等杂质元素含量，提高钢的纯净度，控制气体元素H和O含量，减少白点和开裂倾向，控制C、Cu、V及五害元素含量，提高钢的冲击性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
本发明的第一方面提供一种阀体用马氏体不锈钢，包括按质量百分比计的以下成分:C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.00016％、O≤0.0030％，余量为Fe。
优选地，所述阀体用马氏体不锈钢的屈服强度为770～790MPa，抗拉强度为610～730MPa，-29℃的冲击功为80～100J。
本发明第二方面提供一种阀体用马氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
S1，原料配比：选用优质原材料根据本发明第一方面所述的阀体用马氏体不锈钢的成分配比得到原料；
S2，冶炼，将所述原料依次经EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸浇铸出钢，得到钢锭；
S3，钢锭退火，将所述钢锭送入退火炉，控制所述钢锭进炉温度≥500℃，退火温度为860±10℃，保温20～24h，所述钢锭温度降至300℃后出炉空冷；
S4，锻造，退火处理后的钢锭依次经快锻开坯→径锻加热→锻造成材处理，得到锻件；
S5，锻后退火，所述锻件经扩氢退火后得到所述阀体用马氏体不锈钢。
优选地，所述步骤S1中，所述优质原材料包括纯金属和合金；所述纯金属中P≤0.005wt％，五害元素Sn+As+Bi+Pb+Sb≤0.015wt％；所述合金包括P≤0.025wt％的铬铁、钼铁和钒铁。
优选地，所述步骤S2中，所述EAF炉初炼过程中，出钢前扒渣92％以上，控制出钢温度≥1630℃；和/或
所述AOD炉精炼过程中，补加合金元素，全程吹氩搅拌，出钢前扒渣92％以上，控制终点碳≤0.1wt％；和/或
所述LF炉精炼过程中，补加合金或纯金属，对钢水成分微调，控制所述钢水的各成分含量按质量百分比计如下：C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％；和/或
所述VD炉脱气过程中，控制钢水进泵时间≤8min，真空度≤66.7Pa，真空度保持时间≥20min，钢水吊包前氩气弱搅拌10～15min；和/或
所述模铸过程中，浇铸时采用氩气保护，控制氩气流量为2～5Nm3/h，浇铸温度为1650～1680℃。
优选地，所述步骤S2中，所述模铸过程中，模冷2～6h后脱模。
优选地，所述步骤S3中，所述钢锭退火过程中，控制所述钢锭的升温速率≤80℃/h，退火后，控制所述钢锭的降温速率≤50℃/h。
优选地，所述步骤S4中，所述快锻开坯过程中，控制退火处理后的钢锭待料温度为500～600℃，然后以80℃/h的升温速率升至950±10℃，保温4h，然后再以80℃/h的升温速率升至1150±10℃保温3～5h，之后出炉开锻；和/或
所述径锻加热过程中，控制加热温度为1090±10℃，加热总时间为1.5～2h；和/或
所述锻造成材过程中，控制锻造温度为1000～1050℃，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥850℃。
优选地，所述步骤S5中，所述扩氢退火过程中，控制锻件的待料温度为500～550℃，保温1～2h后，以70～80℃/h的升温速率升至880±10℃保温10～15h后，以30～40℃/h的降温速率降至680±10℃保温30～35h后，以30～40℃/h的降温速率降至350℃后，出炉空冷至室温。
优选地，所述阀体用马氏体不锈钢的屈服强度为770～790MPa，抗拉强度为610～730MPa，-29℃的冲击功为80～100J。
本发明的阀体用马氏体不锈钢的成分设计的原则如下:
C：碳是奥氏体形成元素，为保证产生马氏体相变，碳含量一般视钢中的铬含量而定，通常碳含量增加，铬含量可相应增加；在马氏体不锈钢中，随着碳含量的增加，钢的强度和硬度随之提高，但伴随着耐蚀性下降，韧性降低；由于本发明的钢主要用于制造叶片，制造叶片用的钢首先要考虑该钢的强度，所以要控制一定量的C，另外，碳控制高一点，还有利于减少钢中铁素体含量；因此碳控制在0.125-0.145wt％之间。
Cr：Cr是铁素体形成元素；在马氏体化不锈钢中，Cr含量高，钢中铁素体含量增加，铁素体含量增加，将降低钢的横向性能，不利于锻造加工；但Cr含量高，则可以提高钢的耐蚀性能；因此，Cr含量控制在11.80-12.20wt％之间。
Mo：Mo是铁素体形成元素；在马氏体不锈钢中，可以增加回火稳定性和二次硬化效应，同时增加钢的强度，而韧性并不降低；这对含Mo钢来说，有利于提高钢的耐高温使用性能；因此Mo元素控制在0.22-0.27wt％之间。
Si、P、S：Si在普通的马氏体不锈钢中，一般都控制在≤1.00wt％，在此范围内变化，对马氏体不锈钢的组织没有明显影响；Si元素在马氏体不锈钢中，作为脱氧元素存在，含有一定量的Si元素，目的是保证钢的脱氧效果好；但在本发明中的钢中Si与P、S元素一样，都作为杂质元素一样来看待，要求控制的越低越好，以提高钢的纯度，改善钢的各项性能；因此Si、Al、P、S分别控制为Si：0.3～0.40wt％、P≤0.015wt％、S≤0.005wt％
H、O：氢、氧元素，都会对钢的性能产生不良影响；马氏体不锈钢中氢元素含量高，容易产生白点缺陷，导致氢脆；氧元素含量过高，含氧的杂质过高，影响钢的机械性能和寿命；因此控制H≤0.00016wt％、O≤0.0030wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1.本发明的阀体用马氏体不锈钢及其制备方法，为保证钢的纯净度，选用清洁无锈的低磷，低五害元素的纯金属原料以及低磷硫铬铁、钼铁、钒铁等合金，更精确的控制主元素和气体元素；
2.本发明的阀体用马氏体不锈钢及其制备方法，采用电炉冶炼(EAF+AOD+LF+VD)→浇注钢锭→钢锭退火→锻造成材→锻后退火工艺制备而成，严格控制各过程中参数，在Cr13型马氏体钢的基础上进一步控制S、P等杂质元素含量，提高钢的纯净度，控制气体元素H和O含量，减少白点和开裂倾向，控制C、Cu、V及五害元素含量，提高钢的冲击性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的阀体用马氏体不锈钢的制备方法中钢锭退火工艺中的温度控制示意图；
图2为本发明的阀体用马氏体不锈钢的制备方法中快锻开坯工艺中的温度控制示意图；
图3为本发明的阀体用马氏体不锈钢的制备方法中锻后退火中的温度控制示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
本发明所提供的阀体用马氏体不锈钢，包括按质量百分比计的以下成分:C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.00016％、O≤0.0030％，余量为Fe；该阀体用马氏体不锈钢的屈服强度为770～790MPa，抗拉强度为610～730MPa，-29℃的冲击功为80～100J。
上述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法采用下述方法制备而成：
S1，原料配比：选用优质原材料根据阀体用马氏体不锈钢的成分配比得到原料；
原料配比过程中，要选取的优质原材料应满足：
1)纯金属：清洁、无锈、P≤0.005wt％、五害元素Sn+As+Bi+Pb+Sb≤0.015wt％，不得使用压块、铁饼等劣质料；
2)合金：P≤0.025wt％的铬铁、钼铁和钒铁等。
S2，冶炼，将原料依次经EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸浇铸出钢，得到钢锭；
具体过程如下：
S21，EAF炉初炼：将步骤S1中配比的原料加入到EAF炉初炼，所用的炉料要清洁干燥，出钢前扒渣尽可能干净，控制扒渣92％以上，保证S、P尽量低，同时控制钢水的出钢温度≥1630℃；
S22，AOD炉精炼：将钢水转入AOD炉中进行精炼，补加合金元素，保证Cr元素含量在11.80～12.20wt％，全程吹氩气搅拌，加强还原脱氧，为强化脱气脱氧去夹杂的操作，出钢前扒渣要彻底，控制扒渣92％以上，确保成品夹杂物级别较低，出钢时控制终点碳≤0.1wt％；其中补加合金元素可以通过补加合金或纯金属等进行补加，但是合金必须是低P、低V、低五害元素的合金，比如硅铁、铬铁、微铬、钼铁等；
S23，LF炉精炼：将钢水转入LF炉中进一步精炼，降低硫含量，确保S≤0.005％，在精炼过程中，测温取样全分析，补加合金或纯金属，对钢水成分微调，调整钢水的各成分至目标范围，各成分含量按质量百分比计如下：C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％；
S24，VD炉脱气：将钢水转入VD炉中，控制钢水进泵时间≤8min，在脱气过程中，控制VD炉的真空度≤66.7Pa，且真空度保持时间≥20min，钢水吊包前氩气弱搅拌10～15min，控制钢水的吊包温度为1565～1570℃；
S25，模铸：模铸前，钢锭模、中注管、平板均应烘烤，并清理干净，除此之外，中注管、汤道等要求采用耐火度较高的耐火材料；模铸过程中，浇铸时采用氩气保护，控制氩气流量为2～5Nm3/h，浇铸完成后，模冷2～6h后脱模得到钢锭，具体模冷时间根据钢锭规格而定，比如2.3t钢锭模冷2h脱模，5.8t钢锭模冷6h脱模。
S3，钢锭退火，将钢锭送入退火炉，控制钢锭进炉温度≥500℃，退火温度为860±10℃，保温20～24h，钢锭温度降至300℃后出炉空冷；
具体过程如下：钢锭脱模后应及时进退火炉进行退火处理，控制钢锭的进炉温度≥500℃，入炉后，以≤80℃/h的升温速率升至退火温度后保温20～24h，然后再以≤50℃/h的降温速率降至300℃后出炉空冷，其温度控制过程参见图1；
S4，锻造，退火处理后的钢锭依次经快锻开坯→径锻加热→锻造成材处理，得到锻件；
具体过程如下：
S41，快锻开坯：为防止钢锭在加热过程中产生热应力裂纹，应控制退火处理后的钢锭在500～600℃下待料，然后以80℃/h的升温速率(在优选方案中控制加热时间≥5h)升至950±10℃保温4h，再以80℃/h的升温速率(在优选方案中控制加热时间≥4h)升至1150±10℃保温3～5h，之后出炉开锻，加热的主要目的就是保证钢锭内外温度一致，保证钢的组织均匀，以利于锻造；其中具体的温度控制过程参见图2；
S42，径锻加热：退火后的钢锭经快锻开坯后，组织比较均匀，径锻机锻造时，为保证钢材的表面质量以及最终性能，加热温度喝加热时都要适当降低，此过程中控制加热温度在1090±10之间，加热总时间按现行环形炉对不同中间坯规格对应加热时间要求操作，控制在1.5～2h之间；
S43，锻造成材：经径锻加热后，控制锻造温度为1000～1050℃，开锻温度为≥1050℃，终锻温度≥850℃；在进一步的优选方案中，开锻温度控制在1050～1080℃.
S5，锻后退火，锻件经扩氢退火后得到阀体用马氏体不锈钢。
具体过程如下：考虑到马氏体不锈钢对于裂纹比较敏感，锻后必须进行退火处理，保证用户的后续切削加工使用，另外由于此钢后续作为阀体用钢，为防止白点缺陷，需要采用扩氢退火处理；在扩氢退火处理过程中，锻件热装退火，控制锻件的待料温度为500～550℃，保温1～2h后，以70～80℃/h的升温速率(在优选方案中控制加热时间≥4.8h，进一步的优选方案中，控制加热时间在4.5～5h内)升至880±10℃保温10～15h后，以30～40℃/h的降温速率(在优选方案中控制降温时间≥7h，进一步的优选方案中，控制降温时间在7～8h内)降至680±10℃保温30～35h后，以30～40℃/h(在优选方案中控制降温时间≥11h，进一步的优选方案中，控制降温时间在11～12h内)的降温速率降至350℃后，出炉空冷至室温得到阀体用马氏体不锈钢；其中具体的温度控制过程参见图3。
下面结合具体例子进一步对本发明的阀体用马氏体不锈钢及其制备方法进行说明；其中所用优质原材料如下：纯金属：清洁、无锈、P≤0.005wt％、五害元素Sn+As+Bi+Pb+Sb≤0.015wt％，不得使用压块、铁饼等劣质料；金：P≤0.025wt％的铬铁、钼铁和钒铁等。
实施例1
本实施例中阀体用马氏体不锈钢的具体制备过程如下:
(1)原料配比：采用上述优质原材料根据阀体用马氏体不锈钢的成分进行配比得到原料，其中原料中各成分控制在如下范围内：C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.00016％、O≤0.0030％，余量为Fe。
(2)冶炼：上述原料依次经EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸浇铸出钢，得到5.8t钢锭；
其中，具体工艺参数控制如下：
EAF炉初炼：出钢前扒渣92％以上，出钢温度≥1630℃；
AOD炉精炼：补加铬铁或钼铁合金；出钢前扒渣92％以上；出钢时控制终点碳≤0.1wt％；
LF炉精炼：出钢时，钢水成分按质量百分比计如下：C:0.125～0.145％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.3～0.40％、Cr:11.80～12.20％、Ni：0.45～0.50％、Mo：0.22～0.27％、V：0.04～0.08％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.00016％、O≤0.0030％，余量为Fe。
VD炉脱气：控制VD炉的真空度≤66.7Pa，且真空度保持时间20～25min；钢水吊包前氩气弱搅拌10～15min，控制钢水的吊包温度为1650～1680℃
模铸：浇铸时采用氩气保护，控制氩气流量为2～5Nm3/h；浇铸完成后，模冷2～6h后脱模得到2.3～5.8t钢锭；
(3)钢锭退火：控制钢锭的进炉温度550～600℃，入炉后，以70～80℃/h的升温速率升至退火温度后保温20～24h，然后再以40～50℃/h的降温速率降至300℃后出炉空冷；
(4)锻造，退火处理后的钢锭依次经快锻开坯→径锻加热→锻造成材处理，得到锻件；
其中，具体工艺参数控制如下：
快锻开坯：控制退火处理后的钢锭在500～600℃下待料，然后以80℃/h的升温速率升至950±10℃保温4h，再以80℃/h的升温速率升至1150±10℃保温3～5h，之后出炉开锻；
径锻加热：控制加热温度在1090±10之间，加热总时间控制在1.5～2h之间；
锻造成材：经径锻加热后，控制开锻温度为1050℃，开锻温度为1050～1080℃，终锻温度为910℃；
(5)锻后退火，锻件经扩氢退火后得到阀体用马氏体不锈钢。
其中，具体工艺参数控制如下：
在扩氢退火处理过程中，锻件热装退火，控制锻件的待料温度为500～550℃，保温1～2h后，以80℃/h的升温速率升至880±10℃保温12h后，以30～40℃/h的降温速率降至680±10℃保温30h后，以30～40℃/h的降温速率降至350℃后，出炉空冷至室温得到阀体用马氏体不锈钢。
如表1所示，本实施例中制得的阀体用马氏体不锈钢经成分分析后可知，其具体的成分为：C:0.140％、Mn：0.55％、Si：0.35％、Cr:11.90％、Ni：0.48％、Mo：0.25％、V：0.06％、P:0.013％、S:0.002％、H:0.00016％、O:0.0028％。
本实施例中的阀体用马氏体不锈钢经1000℃淬火，油冷，在经740℃第一次回火(120分钟)处理，在经621℃第二次回火(120分钟)处理后检测性能(参见表2)，其抗拉强度达到780Mpa，屈服强度达到730Mpa，伸长率达到22％，断面收缩率达到64％，-29℃冲击功Akv达到80J。
实施例2～6
实施例2～6采用同样的制备方法制备，其中锻造过程中的工艺参数见表3；
实施例2～6中制备的阀体用马氏体不锈钢的实际成分参见表1，其性能参见表2。
表1实施例1～6制备的阀体用马氏体不锈钢的成分及含量(wt％)
Figure BDA0002837967660000101
表2实施例1～6制备的阀体用马氏体不锈钢的性能
Figure BDA0002837967660000102
Figure BDA0002837967660000111
表3实施例2～6快锻开坯的温度及锻造温度
Figure BDA0002837967660000112
结合实施例1～6和表2可知，与现有钢种相比，本发明的阀体用马氏体不锈钢的抗拉强度和屈服强度远高于现有钢种1Cr13，-29℃的冲击功基本上是现有钢种的2倍左右，硬度、伸长率和断面收缩率则与现有钢种1Cr13相当；由此可见，本发明通过严格控制原料中的杂质元素含量，并采用电炉冶炼(EAF+AOD+LF+VD)→浇注钢锭→钢锭退火→锻造成材→锻后退火工艺制备而成，严格控制各过程中参数，在Cr13型马氏体钢的基础上进一步控制S、P等杂质元素含量，提高钢的纯净度，控制气体元素H和O含量，减少白点和开裂倾向，控制C、Cu、V及五害元素含量，提高钢的冲击性能。
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种阀体用马氏体不锈钢，其特征在于，包括按质量百分比计的以下成分:C:0.125～0.145%、Mn：0.50～0.80%、Si：0.3～0.40%、Cr: 11.80～12.20%、Ni：0.45～0.50%、Mo：0.22～0.27%、V：0.04～0.08%、P≤0.015%、S≤0.005%、H≤0.00016%、O≤0.0030%，余量为Fe，
所述阀体用马氏体不锈钢采用以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
S1，原料配比：选用优质原材料根据上述阀体用马氏体不锈钢的成分配比得到原料；
S2，冶炼，将所述原料依次经EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸浇铸出钢，得到钢锭；
S3，钢锭退火，将所述钢锭送入退火炉，控制所述钢锭进炉温度≥500℃，退火温度为860±10℃，保温20～24h，所述钢锭温度降至300℃后出炉空冷；
S4，锻造，退火处理后的钢锭依次经快锻开坯→径锻加热→锻造成材处理，得到锻件；
S5，锻后退火，所述锻件经扩氢退火后得到所述阀体用马氏体不锈钢，
所述阀体用马氏体不锈钢的屈服强度为610～730MPa，抗拉强度为770～790MPa， -29℃的冲击功为80～100J。
2.一种阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，原料配比：选用优质原材料根据权利要求1所述的阀体用马氏体不锈钢的成分配比得到原料；
S2，冶炼，将所述原料依次经EAF炉初炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→VD炉脱气→模铸浇铸出钢，得到钢锭；
S3，钢锭退火，将所述钢锭送入退火炉，控制所述钢锭进炉温度≥500℃，退火温度为860±10℃，保温20～24h，所述钢锭温度降至300℃后出炉空冷；
S4，锻造，退火处理后的钢锭依次经快锻开坯→径锻加热→锻造成材处理，得到锻件；
S5，锻后退火，所述锻件经扩氢退火后得到所述阀体用马氏体不锈钢，
所述阀体用马氏体不锈钢的屈服强度为610～730MPa，抗拉强度为770～790MPa，-29℃的冲击功为80～100J。
3.如权利要求2所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述优质原材料包括纯金属和合金；所述纯金属中P≤0.005wt%，五害元素Sn+As+Bi+Pb+Sb≤0.015wt%；所述合金包括P≤0.025wt%的铬铁、钼铁和钒铁。
4.如权利要求2所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，
所述EAF炉初炼过程中，出钢前扒渣92%以上，控制出钢温度≥1630℃；
所述AOD炉精炼过程中，补加合金元素，全程吹氩搅拌，出钢前扒渣92%以上，控制终点碳≤0.1wt%；
所述LF炉精炼过程中，补加合金或纯金属，对钢水成分微调，控制所述钢水的各成分含量按质量百分比计如下：C:0.125～0.145%、Mn：0.50～0.80%、Si：0.3～0.40%、Cr: 11.80～12.20%、Ni：0.45～0.50%、Mo：0.22～0.27%、V：0.04～0.08%、P≤0.015%、S≤0.005%；
所述VD炉脱气过程中，控制钢水进泵时间≤8min，真空度≤66.7Pa，真空度保持时间≥20min，钢水吊包前氩气弱搅拌10～15min；
所述模铸过程中，浇铸时采用氩气保护，控制氩气流量为2～5Nm3/h，浇铸温度为1650～1680℃。
5.如权利要求4所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述模铸过程中，模冷2～6h后脱模。
6.如权利要求2所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述钢锭退火过程中，控制所述钢锭的升温速率≤80℃/h，退火后，控制所述钢锭的降温速率≤50℃/h。
7.如权利要求2所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，
所述快锻开坯过程中，控制退火处理后的钢锭待料温度为500～600℃，然后以80℃/h的升温速率升至950±10℃，保温4h，然后再以80℃/h的升温速率升至1150±10℃保温3～5h，之后出炉开锻；
所述径锻加热过程中，控制加热温度为1090±10℃，加热总时间为1.5～2h；
所述锻造成材过程中，控制锻造温度为1000～1050℃，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥850℃。
8.如权利要求2所述的阀体用马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述扩氢退火过程中，控制锻件的待料温度为500～550℃，保温1～2h后，以70～80℃/h的升温速率升至880±10℃保温10～15h后，以30～40℃/h的降温速率降至680±10℃保温30～35h后，以30～40℃/h的降温速率降至350℃后，出炉空冷至室温。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102260826A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 宝山钢铁股份有限公司 一种耐高温马氏体不锈钢及其制造方法
CN103014526A (zh) * 2011-09-27 2013-04-03 宝山钢铁股份有限公司 一种阀体用马氏体不锈钢及其制造方法
CN105296881A (zh) * 2014-07-31 2016-02-03 宝钢特钢有限公司 一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法
CN111519093A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 江苏金石铸锻有限公司 一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6793746B2 (en) * 1999-07-26 2004-09-21 Daido Steel Co., Ltd. Stainless steel parts with suppressed release of sulfide gas and method of producing
JP4294237B2 (ja) * 2001-07-30 2009-07-08 山陽特殊製鋼株式会社 耐食性、靱性および冷間加工性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製品。

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102260826A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 宝山钢铁股份有限公司 一种耐高温马氏体不锈钢及其制造方法
CN103014526A (zh) * 2011-09-27 2013-04-03 宝山钢铁股份有限公司 一种阀体用马氏体不锈钢及其制造方法
CN105296881A (zh) * 2014-07-31 2016-02-03 宝钢特钢有限公司 一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法
CN111519093A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 江苏金石铸锻有限公司 一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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工程材料.钢的热处理.《工程材料》.东南大学出版社,2016,第81页. *

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