CN115478202A - 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法 - Google Patents

一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115478202A
CN115478202A CN202110604128.9A CN202110604128A CN115478202A CN 115478202 A CN115478202 A CN 115478202A CN 202110604128 A CN202110604128 A CN 202110604128A CN 115478202 A CN115478202 A CN 115478202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
steel
equal
stainless steel
austenitic stainless
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.)
Granted
Application number
CN202110604128.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115478202B (zh
Inventor
郭明明
丁毅
周灿栋
庄伟�
蔡灵
孙强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baowu Special Metallurgy Co Ltd
Original Assignee
Baowu Special Metallurgy Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baowu Special Metallurgy Co Ltd filed Critical Baowu Special Metallurgy Co Ltd
Priority to CN202110604128.9A priority Critical patent/CN115478202B/zh
Publication of CN115478202A publication Critical patent/CN115478202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115478202B publication Critical patent/CN115478202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • 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
    • C22C38/18—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
    • 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
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明属于不锈钢制造工艺领域，具体涉及一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法。该不锈钢的化学成分按重量百分比为：C≤0.030％、S:0.015‑0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn:1.00‑2.00％、Cr:16.50‑18.00％、Ni:10.50‑14.00％、Mo:2.00‑2.50％、Ti:0.5‑0.7％；余量为Fe及不可避免的其它杂质。本发明的特点在于：含硫的易切削奥氏体不锈钢棒材，具有良好的切削性能，且夹杂物含量未明显提高，可以用于对耐腐蚀性能和易切削性能都有较高要求的航空航天领域，也可也可应用于石油、化工、能源和动力领域。

Description

一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢制造工艺领域，尤其涉及一种易切削奥氏体不锈钢及其制备方法，具有良好的易切削性能，且夹杂物含量未明显提高。可以用于对耐腐蚀性能和切削性能都有较高要求的航空航天领域，也可也可应用于石油、化工、能源和动力领域。
背景技术
奥氏体不锈钢1913年在德国问世，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70％。早期的奥氏体不锈钢主要是18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢，即Cr在奥氏体不锈钢的含量约为18％，Ni的含量为8％的奥氏体不锈钢，简称18-8钢。其特点是碳含量小于0.1％，利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。由于它具有优良的耐腐蚀性，较好的力学性能，因而广泛应用于航空航天、石油化工以及核电能源等领域。
由于冶炼水平有限，早期奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀能力差，工业界通过向不锈钢中加入Ti、Nb等元素，来提高不锈钢的耐晶间腐蚀能力。但含Ti、Nb的不锈钢焊接性能较差，焊接后会产生腐蚀等缺陷，同时给冶炼带来困难。因此上世纪七十年代，欧美开发了新的二次精炼方法AOD和VOD工艺，成功用于超低碳不锈钢生产，大大降低了不锈钢的含碳量，从根本上降低和阻止了Cr23C6的晶界析出，解决了奥氏体不锈钢晶间腐蚀。
虽然，奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，但也存在易切削性不好的弊端。主要因为奥氏体不锈钢强度和硬度较低，塑性和韧性较好，机械加工时切削力大且不易排屑。此外，奥氏体不锈钢导热性差，切削温度高及热强度高，加剧刀具磨损程度，切屑对刀口粘附严重，易产生积屑瘤，影响加工尺寸的精度及表面粗糙度。添加S元素后，易切削性能大幅提升、但是会提高材料的夹杂物含量，在大规格棒材生产过程中所述夹杂物问题尤为突出，无法满足工业界，特别是航空航天领域对结构部件的长寿命和高可靠性的现实要求。
发明内容
为满足高端结构部件严苛的性能要求，本发明提供了一种基于18-8型奥氏体不锈钢改良后的易切削奥氏体不锈钢及其制备方法。其特点在于，该奥氏体不锈钢，具有优异的切削性能且棒材的夹杂物水平不低于同类型钢种，可应用于对耐腐蚀性能和易切削性能都有较高要求的航空航天领域，也可应用于石油、化工、能源和动力领域。
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了一种易切削奥氏体不锈钢，包括按质量百分比计的以下成分：C≤0.030％、S:0.015-0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn:1.00-2.00％、Cr:16.50-18.00％、Ni:10.50-14.00％、Mo:2.00-2.50％、Ti:0.5-0.7％；余量为Fe。
本发明的第二方面提供两种易切削奥氏体不锈钢的制备方法：
1、原料根据本发明第一方面所述的易切削奥氏体不锈钢的成分进行配比，然后依次经电炉冶炼、氩氧炉精炼、钢包精炼、模铸和热加工锻造制得易切削奥氏体不锈钢。
S1，电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度≥1600℃,优选为1600℃-1620℃；
S2，氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.015wt％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
S3，钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.30-0.40％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.50-0.70％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.030-0.045％；
S4，模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
S5，精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1140～1200℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1100℃条件下锻造加工成锻件；
优选地，所述步骤S2中，所述脱氧剂采用锭铝和硅铁粉，采用两次还原。
优选地，所述步骤S3中，所述出钢温度≥1550℃，更优选为1550℃-1570℃。
优选地，所述步骤S4中，所述氩气的流量为2～5Nm3/h；所述模冷时间≥36h。
优选地，所述步骤S5中，所述锻造过程中，采用2火次以上进行锻造，控制锻造比≥1.5，终锻温度≥850℃。
本发明的易切削奥氏体不锈钢的成分设计的原则如下：
碳(C)是一种间隙固溶元素，可以显著提高钢的基体强度，它可以稳定奥氏体，抑制铁素体形成。但它在奥氏体和铁素体中的溶解度有限，过高的碳含量会降低钢的韧性，而且会导致热处理过程中析出M23C6型碳化物，降低钢的耐晶间腐蚀性能。因此本发明中碳含量控制在0.030％以下。
铬(Cr)是一种铁素体稳定化元素，它在不锈钢中主要提高耐腐蚀性和抗氧化性，研究表明钢中最少含有10.50％的Cr才能形成保护钢不受大气腐蚀的稳定的钝化膜。不锈钢的耐蚀性能随Cr的含量提高而增强。但过高的Cr含量会促进有害相生成，降低不锈钢的热加工性能，同时在冶炼时还容易导致金属偏析的发生，因此本发明的铬含量控制在16.50-18.00％。
镍(Ni)是一种奥氏体稳定化元素，可以扩大奥氏体相区，降低铁素体含量。镍能改善铬的氧化膜成分、结构和性能，从而提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀和耐氧化性，另外还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向，并且防止冷加工过程中形变马氏体的出现。但过高的镍含量会导致生产成本上升，综合考虑，本发明的镍含量控制在Ni:10.50-14.00％。
硅(Si)主要是在熔炼期间作为脱氧剂使用，且可以强化基体、提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性。但是硅含量过高会导致有害相析出，降低钢的热加工性能和韧性。因此本发明硅含量控制在1.00％以下。
锰(Mn)是一种奥氏体稳定化元素，可以扩大奥氏体相区，它是良好的脱氧剂与脱硫剂，在工业用钢中通常都含有一定量的锰。在不锈钢中，锰能够代替部分镍来稳定奥氏体，降低生产成本，而且能提高钢中氮含量，保证钢的强度。但锰含量过高会大大降低钢的抗腐蚀性，尤其是抗点蚀和晶间腐蚀的能力。因此本发明硅含量控制在1.00-2.00％。
硫(S)在钢中是以FeS形式存在，会造成钢的热脆性。FeS熔点为1193℃，而Fe与FeS组成的共晶体，其熔点只有985℃。液态Fe与FeS可以无限互溶，但FeS在固态铁的溶解度很小，仅为0.015％～0.020％。所以当钢的硫含量超过0.020％时，钢水在冷却凝固过程中形成低熔点的共晶体Fe-FeS，该共晶体呈网状分布于晶界处。钢的热加工温度在1150～1200℃，在此温度下晶界处共晶体已熔化，当钢受压后造成晶界的破裂，这就是钢的“热脆”性。钢中氧含量较高时，FeO与FeS形成的共晶体熔点更低，只有940℃，更加剧了钢的“热脆”现象。除此之外，硫还会明显地降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生许多气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。当硫含量超过0.06％时，显著恶化了钢的耐腐蚀性。硫在钢中固溶程度很低，所以大量形成弥散分布的低熔点共晶体或低熔点带状夹杂物，这些夹杂物随着含硫量的增加而增加，降低钢的塑性。所述夹杂物在钢中形成的薄弱界面，在切削过程中能有效隔断金属，降低了切屑的韧性和粘附性，易使切屑断裂。此外，加入硫后切屑易折成短圈，切削较轻快，与此同时这类低熔点夹杂物在切削热的作用下还会自熔而起到润滑的作用,降低了切削热和切削力，因此本发明硫含量控制在0.015-0.030％。
磷(P)钢材中能全部溶于铁素体中，提高铁素体的强度和硬度。但在室温下却使钢的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性，这种现象称为冷脆。一般来说，磷是钢材中的有害元素，主要是析出脆性化合物Fe3P而使钢材的脆性增加，在低温条件下尤为显著。因此本发明磷含量控制在0.035％以下。
钼(Mo)能显著促进铬在钝化膜中的富集，提高钢的再钝化能力，其耐点蚀和缝隙腐蚀的能力约为铬的3倍。添加适量的钼可以增强不锈钢钝化膜的稳定性，强化钢中铬的耐蚀作用，大幅提高不锈性和耐各种还原性酸介质的耐蚀性。但钼价格昂贵，提高钼含量对原材料成本影响较大。因此本发明钼含量控制在2.0-2.50％。
钛(Ti)作为不锈钢中强烈形成碳、氮化合物的稳定化元素，主要用于防止钢中铬与碳结合形成铬碳化合物而引起的铬浓度降低，导致耐蚀性下降，特别是引起晶间腐蚀，钛还可与钢中硫结合形成TiC2S化合物，以防止MnS所引起的点蚀。但含钛不锈钢焊后易产生刀状腐蚀。钛形成的氮化物，TiN夹杂物会影响钢的表面和内在质量。因此本发明钛含量控制在0.5-0.7％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.良好的易切削性
由于奥氏体不锈钢在切削时对刀具有很强的粘合力，这种粘合现象比切削其它钢材要明显得多，因此在切削以后切屑常易粘附在刀具上，当切屑流动时可能带走刀具表面材料而引起刀具磨损。此外，它有较强的加工硬化现象，当切削经过严重加工硬化的表面时会使刀具磨损加剧。为了有效地改善奥氏体不锈钢的切削性能，向钢中加入硫等非金属元素使之易于切削。硫含量低对保证钢材质量是有利的，但是硫含量太低，对切削加工来说是不利的。本发明综合考虑，选择合理的S含量，兼顾钢材质量和易切削性能。
2.不低于同类型棒材的夹杂物水平
含Ti不锈钢中的主要夹杂是TiN，它在钢液中具有一定的上浮能力，并在上浮过程中逐渐长大。该钢种还添加了S元素，不仅易形成TiN夹杂，还易形成硫化物夹杂及Ti的氧、硫化物。本发明通过控制原材料，控制冶炼过程钢液吸氧，AOD去硫，两次还原等措施，控制钢液的夹杂物。
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。
本发明所提供的易切削奥氏体不锈钢，包括按质量百分比计的以下成分：C≤0.030％、S:0.015-0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn:1.00-2.00％、Cr:16.50-18.00％、Ni:10.50-14.00％、Mo:2.00-2.50％、Ti:0.5-0.7％；余量为Fe。
上述易切削奥氏体不锈钢依次经电炉冶炼、氩氧炉精炼、钢包精炼、模铸、热加工锻造制得易切削奥氏体不锈钢；具体制备方法如下：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度≥1600℃，优选为为1600℃-1620℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.015％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.30-0.40％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.50-0.70％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.030-0.045％；
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1140～1200℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1100℃条件下锻造加工成锻件；
优选地，所述步骤S2中，所述脱氧剂采用锭铝和硅铁粉，采用两次还原。
优选地，所述步骤S3中，所述出钢温度≥1550℃，优选为1550℃-1570℃。
优选地，所述步骤S4中，所述氩气的流量为2～5Nm3/h；所述模冷时间≥36h，优选为为36-48h。
优选地，所述步骤S5中，所述锻造过程中，采用2火次以上(优选2-3次)进行锻造，控制锻造比≥1.5，终锻温度≥850℃。
下面结合具体例子进一步对本发明的易切削奥氏体不锈钢及其制备方法进行说明。
实施例1
本实施例中易切削奥氏体不锈钢的成分及质量分数如表1所示；
本实施例中的易切削奥氏体不锈钢采用一下步骤制备而成：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度1620℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.015％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.33％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.57％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.036％；出钢温度1570℃；
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1160℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度为1160℃条件下采用3火进行锻造，控制锻造比≥2，终锻温度≥900℃；
经检测，上述制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
实施例2
本实施例中易切削奥氏体不锈钢的成分及质量分数如表1所示；
本实施例中的易切削奥氏体不锈钢采用一下步骤制备而成：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度1620℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.015％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.30％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.55％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.033％；出钢温度1560℃；
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1180℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1150℃条件下采用3火进行锻造，控制锻造比≥2，终锻温度≥900℃；
经检测，上述制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
实施例3
本实施例中易切削奥氏体不锈钢的成分及质量分数如表1所示；
本实施例中的易切削奥氏体不锈钢采用一下步骤制备而成：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度1600℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.010％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.37％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.66％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.040％；出钢温度1550℃；
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1180℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1160℃条件下锻造加工成锻件，控制锻造比≥2，终锻温度≥900℃；
经检测，上述制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
实施例4
本实施例中易切削奥氏体不锈钢的成分及质量分数如表1所示；
本实施例中的易切削奥氏体不锈钢采用一下步骤制备而成：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度1600℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.010％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.32％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.51％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.033％；出钢温度1570℃
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1150℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1140℃条件下锻造加工成锻件，控制锻造比≥1.5，终锻温度≥850℃；
经检测，上述制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
实施例5
本实施例中易切削奥氏体不锈钢的成分及质量分数如表1所示；
本实施例中的易切削奥氏体不锈钢采用一下步骤制备而成：
(1)电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度1600℃；
(2)氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.025％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
(3)钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.38％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.67％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.040％；出钢温度1560℃
(4)模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
(5)精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1180℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1120℃条件下锻造加工成锻件，控制锻造比≥1.5，终锻温度≥850℃；
经检测，上述制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
对比例
本对比例为常见奥氏体不锈钢，其成分及质量分数如表1所示；
经检测，其切削加工性能与夹杂物评级如表2和表3所示。
附表
表1实施例1～5制备的奥氏体不锈钢以及对比例中的奥氏体不锈钢的成分(wt％)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
C 0.013 0.012 0.009 0.007 0.024 0.026
Si 0.024 0.017 0.026 0.021 0.028 0.83
Mn 1.49 1.13 1.88 1.34 1.73 1.52
S 0.021 0.017 0.026 0.016 0.023 0.011
P 0.024 0.026 0.034 0.021 0.032 0.041
Cr 17.23 16.61 17.72 17.55 17.87 17.04
Ni 12.11 10.62 13.87 11.53 13.64 11.64
Mo 2.31 2.07 2.44 2.21 2.36 2.66
Ti 0.55 0.54 0.65 0.50 0.066 --
表2实施例1～5制备的奥氏体不锈钢以及对比例中的奥氏体不锈钢的切削加工性能
Figure BDA0003093631110000081
Figure BDA0003093631110000091
注①：切削加工性能分级见韩荣第，于启勋著.难加工材料切削加工.北京机械工业出版社，1996。
表3实施例1～5制备的奥氏体不锈钢以及对比例中的奥氏体不锈钢的夹杂物评级结果
A细 A粗 B细 B粗 C细 C粗 D细 D粗
实施例1 1.5 0 0.5 0 0 0 0.5 0
实施例2 1.0 0 1.0 0.5 0 0 0.5 0.5
实施例3 1.5 0.5 1.0 0 0 0 1.0 0.5
实施例4 1.0 0 0.5 0 0 0 1.0 0.5
实施例5 1.5 0.5 1.0 0 0 0 0.5 0
对比例 1.0 0 1.0 0.5 0 0 1.0 0.5
由表2明显可以看出，实施例1～5制备的易切削奥氏体不锈钢的切削加工性能较优，切削过程中刀具的耐用度较高；由表3可知，实施例1～5制备的易切削奥氏体不锈钢与对比例的夹杂物含量差异较小。
综上所述，本发明的易切削奥氏体不锈钢及其制备方法通过设计合金成分，并采用电炉冶炼、氩氧炉吹炼、钢包精炼、模铸和热加工锻造制备而成，不仅通过提高钢中S含量提升其切削加工性能，还通过工艺设计，降低硫元素含量、升高钛元素含量对夹杂物含量的影响，在满足钢材切削加工性能的同时，保障其夹杂物含量满足航空航天领域结构部件的要求。
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 (6)

1.一种易切削奥氏体不锈钢，其特征在于，所述易切削奥氏体不锈钢包含以下合金元素：C、S、P、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti和Fe，且各元素的质量百分比为：C≤0.030％、S:0.015-0.030％、P≤0.035％、Si≤1.00％、Mn:1.00-2.00％、Cr:16.50-18.00％、Ni:10.50-14.00％、Mo:2.00-2.50％、Ti:0.5-0.7％；余量为Fe。
2.一种易切削奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1，电炉冶炼，将所述原料采用电炉熔炼成钢液，控制出钢温度为1600℃-1620℃；
S2，氩氧炉精炼，将钢液转入氩氧炉中进行精炼，吹氧脱碳至钢液中C含量≤0.015wt％后，加入脱氧剂，同时配入合金元素，初步调整钢液中的合金成分至目标值：Mn:1.00-2.00％，Cr：16.50-18.00％，Ni：10.50-14.00％，Mo：2.00-2.50％，余量为Fe；
S3，钢包精炼，将钢液转入钢包中，进一步调整钢液中的成分。准备Ti线，采用两次喂线工艺，主元素成分调整到位后，第一次喂Ti至0.30-0.40％，第二次根据分析结果，喂Ti至0.50-0.70％；喂Ti同时喂入硫线，配S至0.030-0.045％；
S4，模铸，通入氩气，并加入保护渣进行浇铸，浇铸结束后模冷得到钢锭；
S5，精整、锻造，对所述钢锭精整后，在1140～1200℃条件下进行高温均匀化处理，然后在温度≥1100℃条件下锻造加工成锻件。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述脱氧剂采用铝锭和硅铁粉，采用两次还原。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述出钢温度为1550℃-1570℃。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述氩气的流量为2～5Nm3/h；所述模冷时间为36-48h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述锻造过程中，采用2-3火次进行锻造，控制锻造比≥1.5，终锻温度≥850℃。
CN202110604128.9A 2021-05-31 2021-05-31 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法 Active CN115478202B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110604128.9A CN115478202B (zh) 2021-05-31 2021-05-31 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110604128.9A CN115478202B (zh) 2021-05-31 2021-05-31 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115478202A true CN115478202A (zh) 2022-12-16
CN115478202B CN115478202B (zh) 2023-09-08

Family

ID=84420225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110604128.9A Active CN115478202B (zh) 2021-05-31 2021-05-31 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115478202B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101275208A (zh) * 2007-03-31 2008-10-01 大同特殊钢株式会社 可被高速切削的奥氏体不锈钢
JP2010070812A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 冷間鍛造性に優れるオーステナイト系ステンレス快削鋼線材とその製造方法
CN110551943A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 无锡市法兰锻造有限公司 一种核电站用026Cr18Ni12Mo2N不锈钢锻件及其制造方法
CN111041326A (zh) * 2019-11-28 2020-04-21 北京科技大学 一种钛处理改善钢中硫化物形态的方法
CN112760576A (zh) * 2020-12-07 2021-05-07 上海大学 含碲的Y1Cr13易切削不锈钢及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101275208A (zh) * 2007-03-31 2008-10-01 大同特殊钢株式会社 可被高速切削的奥氏体不锈钢
JP2010070812A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 冷間鍛造性に優れるオーステナイト系ステンレス快削鋼線材とその製造方法
CN110551943A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 无锡市法兰锻造有限公司 一种核电站用026Cr18Ni12Mo2N不锈钢锻件及其制造方法
CN111041326A (zh) * 2019-11-28 2020-04-21 北京科技大学 一种钛处理改善钢中硫化物形态的方法
CN112760576A (zh) * 2020-12-07 2021-05-07 上海大学 含碲的Y1Cr13易切削不锈钢及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冈毅民主编: "《中国不锈钢腐蚀手册》", 30 June 1992, 冶金工业出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115478202B (zh) 2023-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107904492B (zh) 一种低硅高碳铬轴承钢及其热轧生产方法
CN108611562B (zh) 一种含硫铝镇静非调质钢及其硫化物形貌控制方法
CN109628838A (zh) 一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢
CN110079745B (zh) 一种在线淬火的hb400级耐磨钢板及制备方法
EP4414473A1 (en) High-strength steel with good weather resistance and manufacturing method therefor
CN113862558A (zh) 一种屈服强度700MPa级低成本高韧性高强调质钢及其制造方法
CN112877611A (zh) 一种奥氏体不锈钢、细晶大规格棒材、其制备方法及应用
CN114411043A (zh) 一种大型热锻热作模具钢的制备方法
CN101768702A (zh) 高成形性耐酸性腐蚀汽车用中铬铁素体不锈钢及制造方法
CN101333625A (zh) 耐高温、耐磨损的马氏体不锈钢及制造方法
CN103074552A (zh) 经济型高性能双相不锈钢及其制备方法
CN110172638B (zh) 一种高温渗碳齿轮钢及生产方法
CN113774270A (zh) 一种高强度高韧性沉淀硬化不锈钢棒材及其制备方法
CN114635077A (zh) 一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法
CN115852237A (zh) 一种奥氏体不锈钢棒材及其制备方法
CN115478202B (zh) 一种易切削奥氏体不锈钢棒材及其制备方法
CN115198172A (zh) 一种汽车工具套筒用钢及其制备方法
CN116219270A (zh) 一种传感器弹性体用的高强度沉淀硬化不锈钢及制备方法
CN111647797B (zh) 一种高速工具钢及其钢热处理方法
CN114574762A (zh) 一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法
CN114990425A (zh) 一种废钢破碎用刀具及其制备、修复方法
CN114107832A (zh) 一种大尺寸件手工工具钢及其制备方法
JPS62274052A (ja) 軸受用肌焼鋼
CN113774269A (zh) 一种结构件用超高强度不锈钢棒材及其制备方法
CN114277310A (zh) 一种抗h2s腐蚀的油套管及其制造方法

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