CN117127124A - 一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117127124A CN117127124A CN202311367250.4A CN202311367250A CN117127124A CN 117127124 A CN117127124 A CN 117127124A CN 202311367250 A CN202311367250 A CN 202311367250A CN 117127124 A CN117127124 A CN 117127124A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbonitriding
- treatment
- percent
- gas
- temperature
- 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
Links
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 103
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 claims abstract description 100
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 16
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CPTCUNLUKFTXKF-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Zr].[Mo] Chemical compound [Ti].[Zr].[Mo] CPTCUNLUKFTXKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 28
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000531116 Blitum bonus-henricus Species 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008645 Chenopodium bonus henricus Nutrition 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007656 fracture toughness test Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- ZPZCREMGFMRIRR-UHFFFAOYSA-N molybdenum titanium Chemical compound [Ti].[Mo] ZPZCREMGFMRIRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- 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
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- 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
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- 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
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- 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
-
- 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
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/001—Austenite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明公开了一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法，先按照特定重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯；然后将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；最后在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗即得。本发明所得奥氏体不锈钢具有优异的耐高温性和耐低温性，可以满足特殊环境使用需求，应用范围广阔。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢制备技术领域，具体涉及一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术
奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8～25%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
目前，广泛应用的奥氏体不锈钢为304与316。根据ASTM A240标准，304的标准成分为：C≤0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.0％，Cr 17.5～19.5％，Ni 8.0～10.5％，一般地，304的典型成分为C 0.06％，Si 0.4％，Mn 1.0％，Cr 18％，Ni 8％。尽管为奥氏体不锈钢，但是，其固溶态组织中通常含有3～8％的铁素体，尤其应用于工程结构领域的厚板（>8mm）时，其铁素体的含量更高，且分布不均匀，局部达到5～8％。316不锈钢因含有Mo，具有更高的耐腐蚀性能，因此，应用于相对苛刻的腐蚀环境。相对而言，316不锈钢具有更好的低温断裂韧性，但是，由于其含有2～3％的Mo，成本显著提高；同时，由于Mo的存在，其组织中（>8mm厚板）仍然具有2～5％的铁素体。
铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为0.0008%的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02%。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。适量铁素体的存在可有效避免焊接时裂纹的产生，但过多的铁素体会对使用性能产生不利影响，比如耐高温性和耐低温性，导致无法满足特殊环境使用要求。
1、耐高温性：奥氏体不锈钢焊缝金属中形成的铁素体起第二相强化作用。与母材和热影响区相比，屈服强度明显提高，而延展性相当。增加焊缝金属中的铁素体含量可显著提高室温强度，但使高温强度的涨幅较小。铁素体是不锈钢制品在高温环境中的有害相。
2、耐低温性：在低温下，奥氏体不锈钢表现出良好的强度，延性和韧度；而铁素体则会发生脆性转变。因此，使用在低温下的不锈钢制品，其焊缝中的铁素体含量要求更低。奥氏体不锈钢焊缝中的少量铁素体会降低低温韧性，当焊缝中的铁素体含量达到FN=10时，低温韧性将降低50%。
专利申请CN103993133A公开了一种提高奥氏体深冷钢强度和低温韧性的方法，将奥氏体型低温钢熔炼成钢水后，加入金属氮化物。金属氮化物的加入在一定程度上有利于降低铁素体的减少，稳定奥氏体，但是作用有限，从测试数据来看，低温韧性仍然不够理想，并且，耐高温性也一般。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法，具有优异的耐高温性和耐低温性，满足特殊环境使用需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05～0.07%，Si：0.3～0.4%，Mn：2～3%，Cr：17.5～18.5%，Ni：8～10%，N：0.3～0.4%，Cu：1～1.2%，Zr：0.3～0.4%，Ti：0.3～0.4%，Mo：0.1～0.2%，Y：0.1～0.2%，Ce：0.02～0.03%，B：0.002～0.003%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
优选的，步骤（1）中，各化学成分的重量百分比如下：C：0.06%，Si：0.35%，Mn：2.5%，Cr：18%，Ni：9%，N：0.35%，Cu：1.1%，Zr：0.35%，Ti：0.35%，Mo：0.15%，Y：0.15%，Ce：0.025%，B：0.0025%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
优选的，步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
优选的，步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1200～1300℃处理30～40小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1100～1200℃和950～1000℃；固溶处理的工艺条件为：1050～1100℃处理30～40分钟；时效处理的工艺条件为：450～480℃处理3～4小时。
优选的，步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
进一步优选的，采用中频恒压镀膜电源，电压为300～400V，频率为8～10kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为200～220℃，镀膜时间为10～15分钟。
优选的，步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至180～200℃，抽真空至3～5Pa，将阴极电压调整至400～450V，连续注入氦气3～5分钟。
优选的，步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10- 3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至400～420℃，保温4～5小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至500～520℃，保温2～3小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至380～400℃，保温1～2小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置50～60小时即可。
进一步优选的，步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000～1200mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1500～1700mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800～900mL/min。
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢，是通过前述制备方法得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明先按照特定重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯；然后将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；最后在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗，得到一种奥氏体不锈钢。本发明所得奥氏体不锈钢具有优异的耐高温性和耐低温性，可以满足特殊环境使用需求，应用范围广阔。
在冶炼时调整化学成分组成，减少甚至避免铁素体稳定化元素（比如：钼、硅、铝、钒等）的使用量，控制奥氏体稳定元素（比如铁、钛等）的使用量，从根本上保证奥氏体结构，减少铁素体的形成，使得奥氏体不锈钢具有较好的耐高温性和耐低温性。具体分析如下：
碳是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
硅是强烈形成铁素体的元素，故应严格控制硅含量；
严格控制硫、磷等奥氏体有害杂质含量；
在严格控制硫含量的基础上，适当提高锰含量有利于改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
铬能增大奥氏体中碳的溶解度，进一步稳定奥氏体结构；钼和氮的存在还能进一步强化铬的这一作用；
镍增大奥氏体的稳定性，减少甚至消除了冷加工过程中的马氏体转变；
氮可降低铁素体含量，并使得奥氏体更加稳定；
钼在奥氏体中具有明显的固溶强化效果，改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
铜属于奥氏体形成元素，可与其他元素配合改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
锆可细化晶粒，改善奥氏体微观结构，改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
铈是强奥氏体元素，可细化晶粒，减少有害气体和杂质含量，改变奥氏体中夹杂物的性质、形态和分布，改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性；
另外，适量钛、钇、硼等的加入可与其他元素协同作用，改善奥氏体微观结构，改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性。
本发明在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗，这些处理步骤环环相扣，顺序不可颠倒，复合金属镀膜处理形成钼钛锆金属层，可与奥氏体主体结构更好融合过渡，低能量氦气轰击对钼钛锆金属层活化，后续碳氮共渗，进一步改善奥氏体微观结构，避免铁素体形成，改善奥氏体强度和耐高温性、耐低温性。
实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如无特殊说明外，本发明中所有商品均通过市场渠道购买。
实施例
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05%，Si：0.3%，Mn：2%，Cr：17.5%，Ni：8%，N：0.3%，Cu：1%，Zr：0.3%，Ti：0.3%，Mo：0.1%，Y：0.1%，Ce：0.02%，B：0.002%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1200℃处理30小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1100℃和950℃；固溶处理的工艺条件为：1050℃处理30分钟；时效处理的工艺条件为：450℃处理3小时。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为90%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为300V，频率为8kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为200℃，镀膜时间为10分钟。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至180℃，抽真空至3Pa，将阴极电压调整至400V，连续注入氦气3分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至400℃，保温4小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至500℃，保温2小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至380℃，保温1小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置50小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1500mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800mL/min。
实施例
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.07%，Si：0.4%，Mn：3%，Cr：18.5%，Ni：10%，N：0.4%，Cu：1.2%，Zr：0.4%，Ti：0.4%，Mo：0.2%，Y：0.2%，Ce：0.03%，B：0.003%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1300℃处理40小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1200℃和1000℃；固溶处理的工艺条件为：1100℃处理40分钟；时效处理的工艺条件为：480℃处理4小时。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钛锆合金，其中，钛的质量含量为80%，锆的质量含量为20%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为400V，频率为10kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为220℃，镀膜时间为15分钟。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至200℃，抽真空至5Pa，将阴极电压调整至450V，连续注入氦气5分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至420℃，保温5小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至520℃，保温3小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至400℃，保温2小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置60小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1200mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1700mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为900mL/min。
实施例
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05%，Si：0.4%，Mn：2%，Cr：18.5%，Ni：8%，N：0.4%，Cu：1%，Zr：0.4%，Ti：0.3%，Mo：0.2%，Y：0.1%，Ce：0.03%，B：0.002%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1300℃处理30小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1200℃和950℃；固溶处理的工艺条件为：1100℃处理30分钟；时效处理的工艺条件为：480℃处理3小时。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为400V，频率为8kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为220℃，镀膜时间为10分钟。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至200℃，抽真空至3Pa，将阴极电压调整至450V，连续注入氦气3分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至420℃，保温4小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至520℃，保温2小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至400℃，保温1小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置60小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1700mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800mL/min。
实施例
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.06%，Si：0.35%，Mn：2.5%，Cr：18%，Ni：9%，N：0.35%，Cu：1.1%，Zr：0.35%，Ti：0.35%，Mo：0.15%，Y：0.15%，Ce：0.025%，B：0.0025%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1250℃处理35小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1150℃和980℃；固溶处理的工艺条件为：1080℃处理35分钟；时效处理的工艺条件为：470℃处理3.5小时。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为400V，频率为8kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为210℃，镀膜时间为12分钟。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至190℃，抽真空至4Pa，将阴极电压调整至420V，连续注入氦气4分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至410℃，保温4.5小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至510℃，保温2.5小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至390℃，保温1.5小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置55小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1150mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1600mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为850mL/min。
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05%，Si：0.3%，Mn：2%，Cr：17.5%，Ni：8%，N：0.3%，Cu：1%，Zr：0.3%，Ti：0.3%，Mo：0.1%，Ce：0.02%，B：0.002%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1200℃处理30小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1100℃和950℃；固溶处理的工艺条件为：1050℃处理30分钟；时效处理的工艺条件为：450℃处理3小时。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为300V，频率为8kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为200℃，镀膜时间为10分钟。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至180℃，抽真空至3Pa，将阴极电压调整至400V，连续注入氦气3分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至400℃，保温4小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至500℃，保温2小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至380℃，保温1小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置50小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1500mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800mL/min。
一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05%，Si：0.3%，Mn：2%，Cr：17.5%，Ni：8%，N：0.3%，Cu：1%，Zr：0.3%，Ti：0.3%，Mo：0.1%，Y：0.1%，Ce：0.02%，B：0.002%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行氦气轰击处理、复合金属镀膜处理和碳氮共渗。
步骤（1）中，采用电炉/转炉+AOD+LF工艺冶炼。
步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1200℃处理30小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1100℃和950℃；固溶处理的工艺条件为：1050℃处理30分钟；时效处理的工艺条件为：450℃处理3小时。
步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至180℃，抽真空至3Pa，将阴极电压调整至400V，连续注入氦气3分钟。
步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
采用中频恒压镀膜电源，电压为300V，频率为8kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为200℃，镀膜时间为10分钟。
步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至400℃，保温4小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至500℃，保温2小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至380℃，保温1小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置50小时即可。
步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1500mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800mL/min。
为便于比较，分别根据实施例1～4和对比例1、2的方法制备厚度2mm的奥氏体不锈钢。
参考GB/T228.1《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》、GB/T228.2《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》、GB/T228.2《金属材料 拉伸试验 第3部分：低温试验方法》进行室温、1100℃、-196℃条件下的抗拉强度检测。
参考GB/T38769-2020《金属材料 预裂纹夏比试样冲击加载断裂韧性的测定》进行室温、1100℃、-196℃条件下的断裂韧性检测。
检测结果见表1。
表1. 奥氏体不锈钢的抗拉强度和断裂韧性检测
由表1可知，实施例1～4所得奥氏体不锈钢在室温、高温、低温条件下均保持较高的抗拉强度和断裂韧性。其中，实施例1和实施例2在进行复合金属镀膜处理时，分别略去锆、钼，性能略差。
对比例1的化学成分组成略去钇，对比例2中复合金属镀膜处理与氦气轰击处理步骤颠倒，强度和耐高温性、耐低温性明显变差，说明不锈钢的化学组成以及复合金属镀膜处理、氦气轰击处理、碳氮共渗的按序后续处理共同作用，协同改善奥氏体不锈钢的强度和耐高温性、耐低温性。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）按照以下重量百分比的化学成分进行冶炼、浇铸获得铸坯：C：0.05～0.07%，Si：0.3～0.4%，Mn：2～3%，Cr：17.5～18.5%，Ni：8～10%，N：0.3～0.4%，Cu：1～1.2%，Zr：0.3～0.4%，Ti：0.3～0.4%，Mo：0.1～0.2%，Y：0.1～0.2%，Ce：0.02～0.03%，B：0.002～0.003%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
（2）将铸坯进行均质化处理，热轧，固溶处理，时效处理，得到钢板；
（3）在钢板表面依次进行复合金属镀膜处理、氦气轰击处理和碳氮共渗。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，各化学成分的重量百分比如下：C：0.06%，Si：0.35%，Mn：2.5%，Cr：18%，Ni：9%，N：0.35%，Cu：1.1%，Zr：0.35%，Ti：0.35%，Mo：0.15%，Y：0.15%，Ce：0.025%，B：0.0025%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，均质化处理的工艺条件为：1200～1300℃处理30～40小时；热轧的开轧温度和终轧温度分别为1100～1200℃和950～1000℃；固溶处理的工艺条件为：1050～1100℃处理30～40分钟；时效处理的工艺条件为：450～480℃处理3～4小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，采用真空离子镀膜法实现复合金属镀膜处理，镀膜标靶材料为钼钛锆合金，其中，钼的质量含量为10%，钛的质量含量为70%，锆的质量含量为20%。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用中频恒压镀膜电源，电压为300～400V，频率为8～10kHz，电源正极接工件，负极接标靶材料，以氩气作为保护气体，调节真空度为1×10-3Pa，温度为200～220℃，镀膜时间为10～15分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，氦气轰击处理的具体方法为：加热至180～200℃，抽真空至3～5Pa，将阴极电压调整至400～450V，连续注入氦气3～5分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，碳氮共渗的具体方法为：在碳氮共渗炉中，抽真空至1×10-3Pa，依次进行以下处理：
（A）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至400～420℃，保温4～5小时；
（B）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：10的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，加热至500～520℃，保温2～3小时；
（C）将体积组成为CO：H2：NH3=3：1：5的碳氮共渗气体送入碳氮共渗炉中，降温至380～400℃，保温1～2小时；
（D）抽真空并充氮气保护，缓冷坑中静置50～60小时即可。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（A）中，碳氮共渗气体的流量为1000～1200mL/min；步骤（B）中，碳氮共渗气体的流量为1500～1700mL/min；步骤（C）中，碳氮共渗气体的流量为800～900mL/min。
9.一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢，其特征在于，是利用权利要求1～8中任一项所述制备方法得到的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311367250.4A CN117127124B (zh) | 2023-10-21 | 2023-10-21 | 一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311367250.4A CN117127124B (zh) | 2023-10-21 | 2023-10-21 | 一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117127124A true CN117127124A (zh) | 2023-11-28 |
| CN117127124B CN117127124B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=88856691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311367250.4A Active CN117127124B (zh) | 2023-10-21 | 2023-10-21 | 一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117127124B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1160774A (zh) * | 1996-01-30 | 1997-10-01 | 大同北产株式会社 | 奥氏体不锈钢之渗碳方法及由其制得之奥氏体不锈钢制品 |
| CN101633999A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-01-27 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种奥氏体不锈钢及其钢管和钢管的制造方法 |
| CN109280842A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-29 | 重庆材料研究院有限公司 | 微合金化的高硅锰含氮型奥氏体不锈钢材料及制备方法 |
| CN109355465A (zh) * | 2018-12-22 | 2019-02-19 | 中南大学 | 一种含铜钛钴高耐蚀奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法 |
| CN115433878A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-06 | 安徽工业大学 | 一种高铋节硫型易切削耐蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN115740378A (zh) * | 2022-11-19 | 2023-03-07 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法 |
-
2023
- 2023-10-21 CN CN202311367250.4A patent/CN117127124B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1160774A (zh) * | 1996-01-30 | 1997-10-01 | 大同北产株式会社 | 奥氏体不锈钢之渗碳方法及由其制得之奥氏体不锈钢制品 |
| CN101633999A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-01-27 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种奥氏体不锈钢及其钢管和钢管的制造方法 |
| CN109280842A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-29 | 重庆材料研究院有限公司 | 微合金化的高硅锰含氮型奥氏体不锈钢材料及制备方法 |
| CN109355465A (zh) * | 2018-12-22 | 2019-02-19 | 中南大学 | 一种含铜钛钴高耐蚀奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法 |
| CN115433878A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-06 | 安徽工业大学 | 一种高铋节硫型易切削耐蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN115740378A (zh) * | 2022-11-19 | 2023-03-07 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117127124B (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020020034A1 (zh) | 一种高强度高耐蚀节镍奥氏体不锈钢及其制造方法 | |
| CN103526131B (zh) | 一种高强度不锈钢咖啡壶材料及其制备方法 | |
| EP4198158A1 (en) | Steel board for polar marine engineering and preparation method therefor | |
| CN109112423A (zh) | 一种优良低温韧性特厚合金钢板及其制备方法 | |
| CN103540859B (zh) | 一种高耐热不锈钢咖啡壶材料及其制备方法 | |
| CN113106327A (zh) | 一种高耐蚀带钢及其制造方法 | |
| CN114107811A (zh) | 一种700MPa级抗大线能量焊接用钢及其制造方法 | |
| CN110592491B (zh) | 一种高耐磨性马氏体/奥氏体双相耐磨钢板及制造方法 | |
| CN112719692B (zh) | 一种900MPa级高强钢气保护实心焊丝及其制备方法 | |
| WO2020237976A1 (zh) | 一种超细针状组织结构钢及其生产方法 | |
| CN110293287A (zh) | 一种超高强度沉淀硬化不锈钢的焊接工艺 | |
| CN112708826B (zh) | 一种适用于超厚截面改良型9%Ni钢及其制备方法 | |
| CN117127124B (zh) | 一种耐高温和低温的奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
| CN111979393A (zh) | 一种低温韧性优良的热轧高强钢板及其制备方法 | |
| CN109022708A (zh) | 一种超低温条件下使用的低碳易焊接正火抗酸管线钢板 | |
| CN108220811A (zh) | 一种耐磨钢及其制备方法 | |
| CN114875331A (zh) | 一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法 | |
| CN114737111A (zh) | 一种5Ni用钢及其生产方法 | |
| CN114737112A (zh) | 一种09MnNiDR用钢及其生产方法 | |
| CN112548397A (zh) | 一种汽化炉耐热钢氩弧焊丝及其制备方法 | |
| CN116695028B (zh) | 一种高强韧高耐蚀性核电奥氏体不锈钢及其制造方法 | |
| WO2024082324A1 (zh) | 一种超低温工程用高强高韧马氏体时效不锈钢及其制造方法 | |
| CN115637384B (zh) | 一种高强度耐腐蚀钢边框及其加工工艺 | |
| CN105177452B (zh) | 一种压力容器用合金钢板及其制备方法 | |
| KR102522570B1 (ko) | 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 후강판 |
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 |