CN115572907B - 马氏体不锈钢及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：获取钢锭，以质量百分数计，所述钢锭的组分包括：C≤0.035％、0.5％≤Mn≤1.05％、P≤0.02％、S≤0.005％、0.3％≤Si≤0.6％、12.6％≤Cr≤13.9％、3.7％≤Ni≤4.5％、0.5％≤Mo≤0.7％、N≥0.02％及0≤Co≤0.06％；其中(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)<2.2；将所述钢锭进行锻造和热处理，制备马氏体不锈钢；所述热处理的步骤包括淬火及两次回火，所述淬火及两次回火包括冷却的步骤，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次。上述马氏体不锈钢的制备方法，通过对钢锭进行锻造及包括淬火和两次回火的热处理，能够使制备得到的马氏体不锈钢同时具有高磁性能及低屈强比的特点。

Description

马氏体不锈钢及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种马氏体不锈钢及其制备方法和应用。
背景技术
传统的核反应堆控制棒驱动机构耐压壳一般采用高性能奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢具有低的屈强比(屈服强度/抗拉强度)，在具有较高的强度的同时也具有良好的塑性和延展性，安全性高。但奥氏体不锈钢磁性能低。为了提高其磁性能，一般需要在奥氏体不锈钢耐压壳外装配两个镀锌的导磁半环，以便控制棒驱动机构通过磁力驱动内部驱动杆上下移动，控制反应堆功率。但随着反应堆长时间运行，导磁半环容易腐蚀、镀层脱落，造成反应堆堆芯异物，影响反应堆运行。
新型耐压壳采用具有一定磁性能的马氏体不锈钢材料，可以取消导磁半环结构，避免上述问题。但是传统的马氏体不锈钢无法同时具有高磁性能及低屈强比的特点。通过本专利开发工艺制造的马氏体不锈钢耐压壳在具有高的磁性能同时、具备优良力学性能(低屈强比)。
发明内容
基于此，有必要提供能够一种同时具有高磁性能及低屈强比的马氏体不锈钢及其制备方法。
本发明的一个方面，提供一种马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
获取钢锭，以质量百分数计，所述钢锭的组分包括：C≤0.035％、0.5％≤Mn≤1.05％、P≤0.02％、S≤0.005％、0.3％≤Si≤0.6％、12.6％≤Cr≤13.9％、3.7％≤Ni≤4.5％、0.5％≤Mo≤0.7％、N≥0.02％及0％≤Co≤0.06％；其中(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)<2.2；
将所述钢锭进行锻造和热处理，制备马氏体不锈钢；所述热处理的步骤包括淬火及两次回火，所述淬火及两次回火包括冷却的步骤，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次。
在其中一个实施例中，所述淬火包括如下步骤：
将锻造后的钢锭加热至950～1100℃，保温，冷却；及/或
所述两次回火包括如下步骤：
将淬火后的钢锭先加热至550～600℃，保温，冷却；
然后再加热至550～600℃，保温，冷却。
在其中一个实施例中，所述加热的升温速度为25～150℃/小时。
在其中一个实施例中，所述保温的时间为2～6小时。
在其中一个实施例中，所述锻造的步骤包括：
将所述钢锭加热至初始锻造温度1080℃～1250℃；
在850℃～1250℃的条件下进行锻造。
在其中一个实施例中，所述锻造的锻造比≥3。
在其中一个实施例中，获取钢锭的步骤包括：将原料采用电炉、氩氧炉及电渣重熔进行三级精炼。
本发明的再一方面，提供一种马氏体不锈钢，通过所述的马氏体不锈钢的制备方法制得。
在其中一个实施例中，所述马氏体不锈钢的屈强比≤0.9，及磁感应强度≥0.95T。
本发明的又一方面，提供一种马氏体不锈钢在制备核电设备、石油化工装备、海洋设备、高压泵及军工器材中的应用。
上述马氏体不锈钢的制备方法，通过对钢锭进行锻造及包括淬火和两次回火的热处理，能够使制备得到的马氏体不锈钢同时具有高磁性能及低屈强比的特点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下文给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在以“双碳”为目标的今天，全球对清洁能源的需求量越来越大，核能是其中的一种。新型核反应堆控制棒驱动机构的耐压壳是一回路的压力边界，需要承受一回路冷却剂的高温、高压条件，通常使用不锈钢材料。传统的耐压壳一般采用高性能的奥氏体不锈钢，其具有低的屈强比(屈服强度/抗拉强度)，在具有较高的强度的同时还具有好的塑性和延展性，安全性高。但奥氏体不锈钢磁性能低，一般在奥氏体不锈钢耐压壳外装配两个镀锌的导磁半环(其材料为铁素体钢)，用来提高其磁性能，以便控制棒驱动机构通过磁力驱动内部驱动杆上下移动，控制反应堆功率。但反应堆长时间运行中导磁半环容易腐蚀、镀层脱落，造成反应堆堆芯异物，影响反应堆运行。
新型压水堆CRDM耐压壳采用具有一定磁性能的X3CrNiMo13-4马氏体不锈钢材料，取消了导磁半环结构。X3CrNiMo13-4材料符合欧洲标准EN 10272-2007，是“压力设备用不锈钢棒材”的材料之一。其化学成分中含有约13％Cr、4.5％Ni，并添加了少量的Mo、Mn、Si。与1Cr13、3Cr13、X12CrNi13等马氏体不锈钢比较，X3CrNiMo13-4具有较好的强度和韧性、良好的耐腐蚀性和可焊性，近年来广泛运用于核电工程、石油化工、海洋设备、高压泵、军工等领域。
但是按照现有标准制造的马氏体不锈钢X3CrNiMo13-4无法满足高磁性能、低屈强比的要求。
基于此，有必要提供能够一种同时具有高磁性能及低屈强比的马氏体不锈钢及其制备方法。
本发明的一个方面，提供一种马氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
获取钢锭；
将所述钢锭进行锻造和热处理，制备马氏体不锈钢；所述热处理的步骤包括淬火及两次回火。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述钢锭的组分包括：C≤0.035％、0.5％≤Mn≤1.05％、P≤0.02％、S≤0.005％、0.3％≤Si≤0.6％、12.6％≤Cr≤13.9％、3.7％≤Ni≤4.5％、0.5％≤Mo≤0.7％、N≥0.02％及0≤Co≤0.06％；其中(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)<2.2。
在其中一个示例中，所述淬火及两次回火包括冷却的步骤，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次。
在其中一个示例中，获取钢锭的步骤包括：将原料采用电炉、氩氧炉及电渣重熔进行三级精炼。
在其中一个示例中，于锻造之前，将钢锭的头部和尾部部分切除，其中头部切除量大于等于锭重的2％，小于等于锭重的10％；尾部切除量大于等于锭重的2％，小于等于锭重的10％。
在其中一个示例中，所述锻造的步骤包括：
将所述钢锭加热至初始锻造温度1080℃～1250℃；
在850℃～1250℃的条件下进行锻造。
在其中一个示例中，上述锻造的锻造比≥3，具体地，锻造比可以为3、3.2、3.5、3.8、4、4.5或5。
在其中一个示例中，所述淬火包括如下步骤：
将所述钢锭加热至950～1100℃，保温，冷却。
在其中一个示例中，所述淬火的步骤中，所述加热的升温速度为25～150℃/小时。
在其中一个示例中，所述淬火的步骤中，所述保温的时间为2～6小时，进一步地，所述保温的时间为2～4小时。
在其中一个示例中，所述淬火的步骤中，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次。
在其中一个示例中，所述两次回火包括如下步骤：
将淬火后的钢锭加热至550～600℃，保温，冷却；
然后再加热至550～600℃，保温，冷却。
在其中一个示例中，所述两次回火的步骤中，所述加热的升温速度为25～150℃/小时。
在其中一个示例中，所述两次回火的步骤中，所述保温的时间为2～6小时，进一步地，所述保温的时间为4～6小时。
在其中一个示例中，所述两次回火的步骤中，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次。
在其中一个示例中，所述淬火包括如下步骤：
将钢锭装入热处理炉，以25～150℃/小时的升温速度升温至至950～1100℃，保温2～4小时。然后转进油槽，在冷却油中0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次，在冷却油中冷却至室温。
在其中一个示例中，所述两次回火包括如下步骤：
将钢锭装入热处理炉，以25～150℃/小时的升温速度升温至550～600℃，保温4～6小时。然后转进油槽，在冷却油中0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次，在冷却油中冷却至室温；及
将钢锭装入热处理炉，以25～150℃/小时的升温速度升温至550～600℃，保温4～6小时。然后转进油槽，在冷却油中0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次，在冷却油中冷却至室温。
本发明的再一方面，提供一种马氏体不锈钢，通过所述的马氏体不锈钢的制备方法制得。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述马氏体不锈钢的组分包括：C≤0.035％、0.5％≤Mn≤1.05％、P≤0.02％、S≤0.005％、0.3％≤Si≤0.6％、12.6％≤Cr≤13.9％、3.7％≤Ni≤4.5％、0.5％≤Mo≤0.7％、N≥0.02％及0％≤Co≤0.06％；其中(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)<2.2。
在其中一个示例中，所述马氏体不锈钢的屈强比Rp0.2/Rm≤0.9，及磁感应强度Bm≥0.95T，其中Rp0.2为非比例延伸强度，Rm为抗拉强度。
本发明的又一方面，提供一种马氏体不锈钢在制备核电设备、石油化工装备、海洋设备、高压泵及军工器材中的应用。
在其中一个示例中，对马氏体不锈钢进行机械加工，去除表面氧化皮并加工到产品尺寸。
在其中一个示例中，参照标准RCC-M MC1000-2007测试钢锭的化学成分。
在其中一个示例中，对制备得到的马氏体不锈钢进行性能测试：参照标准EN10002-1:2001、EN 10002-5:1991测试马氏体不锈钢的力学性能；参照标准EN ISO6506-1:2005测试马氏体不锈钢的硬度；参照标准GB/T 13012-2008/IEC 60404-4：2000测试材料的磁导率；参照标准EN 10045-1:1990进行冲击试验，测试材料的抗冲击性能。
在其中一个示例中，通过在室温及350℃的条件下的拉伸试验评估材料的力学性能。
在其中一个示例中，通过在室温及0℃的条件下的冲击试验评估材料的抗冲击性能。
通过本发明提供的制备方法制备得到的马氏体不锈钢耐压壳在具有高的磁性能同时，还具备优良的力学性能(低屈强比)。可以用于制造各种类型锻件，还可以用在反应堆一回路压力边界，也可进一步拓展应用到能源、冶金、机械、化工等领域。
可以理解的是，上述测试方式和测试设备，是本行业领域内评价玻璃相关性能的常用方式，只是表征或是评价本发明技术方案和技术效果的一种手段，亦可采用其他测试方式和测试设备，并不影响最终结果。
以下结合具体实施例对本发明提供的马氏体不锈钢及其制备方法具体说明。
以下为具体实施例。
实施例1马氏体不锈钢的制备
马氏体不锈钢的制备方法如下：
按照表1所示的各元素质量百分数称取钢锭原料高碳铬铁、低磷纯铁、钼铁、镍板，加入电炉熔炼，熔炼的温度为1590±15℃，得到熔化的钢水；
将钢水经钢包注入氩氧炉进行AOD精炼，精炼的温度为1710±15℃，得到中间合金；
将中间合金进行电渣重熔(ESR)，电渣重熔过程中的渣系包括37渣，重熔温度为1950±20℃，出炉后空冷，得到钢锭；将钢锭部分切除，头部切除量为锭重的3％，尾部切除量为锭重的3％，进行锻造，开始锻造温度为1180℃，锻造过程中最高温度1180℃，最低温度850℃，总锻造比为3；
锻造后将钢锭装炉，在800℃的条件下保温4小时，随后以50℃/小时的速度缓慢冷却到200℃，出炉；
出炉后对钢锭进行热处理，包括一次淬火和两次回火。
淬火的步骤如下：将钢锭在200℃的条件下装进热处理炉，以120℃/小时的升温速度升温至1030℃，保温2个小时。然后转移至油槽中，油冷2分钟后再空冷2分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温。
第一次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以150℃/小时的升温速度升温至595℃，保温4个小时。然后转移至油槽中，油冷3分钟后再空冷3分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温。
第二次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以150℃/h的升温速度升温至595℃，保温4个小时。然后转移至油槽中，油冷3分钟后再空冷3分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温，得到马氏体不锈钢。
实施例2
获取钢锭，钢锭的化学成分如表1所示；
将钢锭部分切除，头部切除量为锭重的5％，尾部切除量为锭重的5％，进行锻造，开始锻造温度为1200℃，锻造过程中最高温度1200℃，最低温度850℃，总锻造比为3；
锻造后将钢锭装炉，在800℃的条件下保温4小时，随后以50℃/小时的速度缓慢冷却到200℃，出炉；
出炉后对钢锭进行热处理，包括一次淬火和两次回火。
淬火的步骤如下：将钢锭在200℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至1100℃，保温3个小时。然后转移至油槽中，油冷1.5分钟后再空冷1.5分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温。
第一次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至560℃，保温5个小时。然后转移至油槽中，油冷1.5分钟后再空冷1.5分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温。
第二次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/h的升温速度升温至560℃，保温5个小时。然后转移至油槽中，油冷1.5分钟后再空冷1.5分钟，循环冷却5次，最后油冷至室温，得到马氏体不锈钢。
实施例3
获取钢锭，钢锭的化学成分如表1所示；
将钢锭部分切除，头部切除量为锭重的10％，尾部切除量为锭重的10％，进行锻造，开始锻造温度为1200℃，锻造过程中最高温度1200℃，最低温度850℃，总锻造比为3；
锻造后将钢锭装炉，在800℃的条件下保温4小时，随后以50℃/小时的速度缓慢冷却到200℃，出炉；
出炉后对钢锭进行热处理，包括一次淬火和两次回火。
淬火的步骤如下：将钢锭在200℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至980℃，保温4个小时。然后转移至油槽中，油冷1分钟后再空冷1分钟，循环冷却10次，最后油冷至室温。
第一次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至575℃，保温6个小时。然后转移至油槽中，油冷0.5分钟后再空冷0.5分钟，循环冷却10次，最后油冷至室温。
第二次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/h的升温速度升温至575℃，保温6个小时。然后转移至油槽中，油冷0.5分钟后再空冷0.5分钟，循环冷却10次，最后油冷至室温，得到马氏体不锈钢。
对比例1
获取钢锭，钢锭的化学成分如表1所示；
将钢锭部分切除，头部切除量为锭重的3％，尾部切除量为锭重的3％，进行锻造，开始锻造温度为1180℃，锻造过程中最高温度1180℃，最低温度850℃，总锻造比为3；
锻造后将钢锭装炉，在800℃的条件下保温4小时，随后以50℃/小时的速度缓慢冷却到200℃，出炉；
出炉后对钢锭进行热处理，包括一次淬火和二次回火。
淬火的步骤如下：将钢锭在200℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至980℃，保温4个小时。然后转移至油槽冷至室温。
第一次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/小时的升温速度升温至575℃，保温6个小时。然后转移至油槽油冷至室温。
第二次回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以100℃/h的升温速度升温至575℃，保温6个小时。然后转移至油槽冷至室温，得到马氏体不锈钢。
对比例2
获取钢锭，钢锭的化学成分如表1所示；
将钢锭部分切除，头部切除量为锭重的3％，尾部切除量为锭重的3％，进行锻造，开始锻造温度为1180℃，锻造过程中最高温度1180℃，最低温度850℃，总锻造比为3；
锻造后将钢锭装炉，在800℃的条件下保温4小时，随后以50℃/小时的速度缓慢冷却到200℃，出炉；
出炉后对钢锭进行热处理，包括一次淬火和一次回火。
淬火的步骤如下：将钢锭在200℃的条件下装进热处理炉，以120℃/小时的升温速度升温至1030℃，保温2个小时。然后转移至油槽中冷至室温。
回火的步骤如下：将钢锭在100℃的条件下装进热处理炉，以150℃/小时的升温速度升温至575℃，保温6个小时。然后转移至空气中冷至室温。
参照标准RCC-M MC1000-2007测定钢锭的化学成分，测试结果见表1；并对实施例1～3及对比例1～2制备得到的马氏体不锈钢进行性能测试：参照标准EN 10002-1:2001、EN10002-5:1991测试钢材的力学性能，测试结果见表2～3；参照标准GB/T 13012-2008/IEC60404-4：2000测试材料的磁导率，测试结果见表3；参照标准EN 10045-1:1990进行冲击试验，测试材料的抗冲击性能，测试结果见表4～5；参照标准EN ISO6506-1:2005测试马氏体不锈钢的硬度，测试结果见表6。
表1.本发明实施例1～3及对比例1～2的钢锭的化学成分(wt％)。
元素 C Mn P S Si
标准成分 ≤0.050 ≤1.50 ≤0.040 ≤0.015 ≤0.70
实施例1 0.028 0.88 0.020 0.001 0.31
实施例2 0.028 0.90 0.018 0.001 0.33
实施例3 0.019 0.92 0.015 0.001 0.42
对比例1 0.032 0.96 0.015 0.002 0.46
对比例2 0.027 0.91 0.017 0.001 0.44
续表1.本发明实施例1～3及对比例1～2的钢锭的化学成分(wt％)。
其中，r为(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)的比值。
表2.室温下实施例1～3及对比例1～2的马氏体不锈钢的力学性能。
表3.实施例1～3及对比例1～2的马氏体不锈钢在350℃下的力学性能及室温下的磁性能。
表4.实施例1～3的马氏体不锈钢在室温下的冲击功测量值。
表5.实施例1～3的马氏体不锈钢硬度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取钢锭，以质量百分数计，所述钢锭的组分包括：C≤0.035％、0.5％≤Mn≤1.05％、P≤0.02％、S≤0.005％、0.3％≤Si≤0.6％、12.6％≤Cr≤13.9％、3.7％≤Ni≤4.5％、0.5％≤Mo≤0.7％、N≥0.02％及0≤Co≤0.06％；其中(Cr+Mo+1.5Si)/(Ni+30C+30N+0.5Mn)≤2.05；
将所述钢锭进行锻造和热处理，制备马氏体不锈钢；所述热处理的步骤包括淬火及两次回火，所述淬火及两次回火包括冷却的步骤，所述冷却的步骤包括在冷却油中冷却0.5～3分钟及在空气中冷却0.5～3分钟，重复5～10次；
所述锻造的步骤包括：
将所述钢锭加热至初始锻造温度1080℃～1250℃；
在850℃～1250℃的条件下进行锻造；所述锻造的锻造比≥3。
2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述淬火包括如下步骤：
将锻造后钢锭加热至950～1100℃，保温，冷却；及/或
所述两次回火包括如下步骤：
将淬火后钢锭先加热至550～600℃，保温，冷却；然后再加热至550～600℃，保温，冷却。
3.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述加热的升温速度为25～150℃/小时。
4.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述保温的时间为2～6小时。
5.根据权利要求1～4任一项所述的马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，获取钢锭的步骤包括：将原料采用电炉、氩氧炉及电渣重熔进行三级精炼。
6.一种马氏体不锈钢，其特征在于，通过权利要求1～5任一项所述的马氏体不锈钢的制备方法制得。
7.根据权利要求6所述的马氏体不锈钢，其特征在于，所述马氏体不锈钢的屈强比≤0.9，及磁感应强度≥0.95T。
8.权利要求7所述的马氏体不锈钢在制备核电设备、石油化工装备、海洋设备、高压泵及军工器材中的应用。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA199700455A1 (ru) * 1995-05-31 1998-06-25 Далмине С.П.А. Мартенситная нержавеющая сталь с высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью, способ изготовления изделий из этой стали и изделие, изготовленное этим способом
EP2172573A1 (en) * 2007-06-29 2010-04-07 JFE Steel Corporation Martensitic stainless-steel seamless pipe for oil well pipe and process for producing the same
CN102144041A (zh) * 2008-09-04 2011-08-03 杰富意钢铁株式会社 油井管用马氏体系不锈钢无缝钢管及其制造方法
CN107937828A (zh) * 2017-12-01 2018-04-20 宝鼎科技股份有限公司 F6nm马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法
CN108517461A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 无锡市法兰锻造有限公司 一种高性能马氏体不锈钢法兰和锻件及其制造方法
CN108588354A (zh) * 2018-08-13 2018-09-28 林州凤宝管业有限公司 一种钢级石油套管的热处理工艺
CN108893684A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 中航卓越锻造（无锡）有限公司 低强度马氏体不锈钢环锻件及其锻造方法
CN110592489A (zh) * 2019-09-12 2019-12-20 张家港海锅新能源装备股份有限公司 一种f6nm马氏体不锈钢泵轴锻件原料的生产方法
CN111270132A (zh) * 2020-01-22 2020-06-12 大冶特殊钢有限公司 石油天然气钻通设备承压材料用不锈钢及制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102899460B (zh) * 2012-10-24 2014-08-20 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 马氏体不锈钢锻造模块的热处理方法
CN103451541B (zh) * 2013-08-29 2015-09-30 钢铁研究总院 一种适用于核电站屏蔽泵转子的马氏体不锈钢
CN103740913B (zh) * 2014-01-10 2015-11-25 隆英（上海）企业有限公司 高温锻制马氏体不锈钢热处理方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA199700455A1 (ru) * 1995-05-31 1998-06-25 Далмине С.П.А. Мартенситная нержавеющая сталь с высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью, способ изготовления изделий из этой стали и изделие, изготовленное этим способом
EP2172573A1 (en) * 2007-06-29 2010-04-07 JFE Steel Corporation Martensitic stainless-steel seamless pipe for oil well pipe and process for producing the same
CN102144041A (zh) * 2008-09-04 2011-08-03 杰富意钢铁株式会社 油井管用马氏体系不锈钢无缝钢管及其制造方法
CN107937828A (zh) * 2017-12-01 2018-04-20 宝鼎科技股份有限公司 F6nm马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法
CN108517461A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 无锡市法兰锻造有限公司 一种高性能马氏体不锈钢法兰和锻件及其制造方法
CN108893684A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 中航卓越锻造（无锡）有限公司 低强度马氏体不锈钢环锻件及其锻造方法
CN108588354A (zh) * 2018-08-13 2018-09-28 林州凤宝管业有限公司 一种钢级石油套管的热处理工艺
CN110592489A (zh) * 2019-09-12 2019-12-20 张家港海锅新能源装备股份有限公司 一种f6nm马氏体不锈钢泵轴锻件原料的生产方法
CN111270132A (zh) * 2020-01-22 2020-06-12 大冶特殊钢有限公司 石油天然气钻通设备承压材料用不锈钢及制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"控制棒驱动机构耐压壳钩爪段用马氏体不锈钢研究";何翠竹;《材料导报》;第36卷(第Z1期);第1-4页 *
"热处理对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响";马迅;《特殊钢》;第16卷(第5期);第19-22页 *
0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢试制;栾俊;;物理测试(1);第1-15页 *
何翠竹."控制棒驱动机构耐压壳钩爪段用马氏体不锈钢研究".《材料导报》.2022,第36卷(第Z1期),第1-4页. *
控制棒驱动机构驱动杆用1Cr13管材制造工艺;戚丹鸿;米大为;上海电气技术;5(2);第26-30页 *
王爱珍等.《机械工程材料》.北京航空航天大学出版社,2009,第98-99页. *

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