一种耐高温耐腐蚀浓硫酸用不锈钢，所述的不锈钢中含有铁元素及适量的微量元素，其特征在于：在所述的不锈钢中还含有碳元素，硅元素，锰元素，硫元素，磷元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素，其中，各成分的重量百分比如下： 碳：０．００１－０．０３％； 硅：５－９％； 锰：０．００１－０．６％； 硫：０．００１－０．０３％； 磷：０．００１－０．０３％； 铬：９－１３％； 镍：１４．５－１８％； 钼：１－２％； 铜：０．５－１．５％； 微量元素：０．０４－０．０７％，余量为所述的铁。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于不锈钢材料领域，进一步的，本专利技术涉及一种耐高温耐腐蚀的浓硫酸用不锈钢材料。
技术介绍
浓硫酸(H2SO4)具有很强的侵蚀能力，用于浓硫酸的不锈钢必须是耐高温、耐腐蚀性的。目前，现有的国内外产品大部分存在合金含量高，成本高，热加工性能较差，使用领域受限制等问题。上海钢铁研究所于80年代研制出用于中等温度(50-70℃)浓硫酸介质用的不锈钢，其牌号为RS-2，该钢种耐硫酸腐蚀原理为在铬(Cr)-镍(Ni)-铁(Fe)基不锈钢中添加适量钼(Mo)、铜(Cu)、铌(Nb)等元素使表面钝化膜快速生成，钝化膜的特征要求是比较致密、结合牢固以及较高的力学性能，并阻止硫酸对材料表面进行腐蚀。但RS-2在硫酸温度升高到70℃以上时，表面膜不再稳定，难以抵抗浓硫酸侵蚀。在国外，牌号包括Carpenter 20cb-3、904L、sanicro28的这些材料均通过调整Cr、Ni、Mo、Cu的成分范围，来达到耐腐蚀的目的，但是这些材料的应用领域为稀硫酸介质，在高温浓硫酸介质中不能使用。美国Hastelloy公司研制开发的系列产品应用于中高温浓硫酸领域。典型牌号有HC-2000、HC-276、HD-205等，其原理是通过大比例提高Ni含量，Mo含量或Si含量来提高表面膜的生成稳定性，进而达到耐高温浓硫酸腐蚀的目的，这就使产品的合金含量大大提高了。日本牌号特公昭59-2737的产品，其特点是提高Cr、Ni、Mo、硅(Si)含量，使合金含量高达80％，影响了材料拓展的性价比。瑞典牌号Sandvic SX和德国KRUPP公司Nicrofer 2509Si7等产品，在硫酸介质中都有较好的表现，但均使用Ni基为主打成分，故价格较为昂贵。由此可见，本
迫切需要一种耐蚀性好且造价低廉的不锈钢，以提高材料刚性强度，减少材料的用量，并且具有良好的冷热加工性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温耐腐蚀浓硫酸用不锈钢，所述的不锈钢含有铁及适量的微量元素，在所述的不锈钢中，还含有碳元素，硅元素，锰元素，硫元素，磷元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素，其中各化学成分根据重量百分比为碳0.001-0.03％；硅5-9％；锰0.001-0.6％；硫0.001-0.03％；磷0.001-0.03％；铬9-13％；镍14.5-18％；钼1-2％；铜0.5-1.5％，微量元素0.04-0.07％，余量为所述的铁，进一步的，本专利技术所述的微量元素为氮和稀土等元素。作为本专利技术的优选实施方式之一，本专利技术的不锈钢包含的所述的碳元素，硅元素，锰元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素的重量百分比为碳0.03％；硅6.59％；锰0.63％；铬9.42％；镍14.98％；钼1.78％；铜0.88％。本专利技术的不锈钢可使用非真空感应炉加电渣重熔炉进行冶炼，也可使用真空感应炉、中频感应炉加电渣重熔炉进行冶炼。本专利技术的不锈钢的热加工可采用锻造或轧制的形式，其中开锻温度为1060-1080℃，终锻温度大于850℃，开轧温度为1120-1140℃，终轧温度大于900℃。本专利技术的不锈钢的固溶温度控制在1050-1150℃范围内。本专利技术的不锈钢的冷却方式可以是水冷或风冷。本专利技术通过一种全新配方，采用铬(Cr)，镍(Ni)，硅(Si)，金属钼(Mo)，铜(Cu)配以适当比例合金化，又加入氮(N)和稀土(RE)等元素进行微合金化改性，籍此达到提高其耐高温浓硫酸侵蚀能力的目的。由于新配方使材料的组织析出大量强化相，本专利技术的不锈钢的刚性强度指标比国内外相关产品相比提高比例在30-50％，因此本专利技术耐蚀性好且造价低廉。金属Cr是不锈钢获得耐蚀性能的最基本的合金元素，Cr热力学不稳定但容易钝化，Cr与Fe基合成固溶体，能把钝化耐蚀的特点发挥极致。在氧化性介质中，Cr能使钢的表面很快生成Cr2O3保护膜，所以，适度的Cr含量既有利于合金钝化，又提高合金耐蚀性。Ni是热力学不稳定元素，其钝化能力大于Fe，小于Cr。对Fe-Ni基合金而言，腐蚀电位随Ni含量的增加向正的方向移动，且耐蚀性随Ni当量的增加而提高。说明Ni在铁基体中是提高合金的热力学稳定性，这种作用对氧化性介质十分有效。从腐蚀角度看，Fe中加入适量的Ni，其腐蚀速率明显降低，另一方面Ni又是形成奥氏体的元素，可改善合金的工艺和机械性能。金属Si是提高钢在高温浓硫酸中耐蚀性和钝化膜稳定性最重要的元素，且Si含量应随着浓硫酸温度的提高而增加。金属Mo是不锈钢和各种耐蚀合金常用的合金化元素。Mo能促进合金的钝化，使钢的表面形成富铬的氧化膜，这种含有Cr，Mo的氧化膜具有很高的稳定性，而且能有效地抑制氯离子引起的点蚀。本专利技术合金中加入Mo使其在硫酸中的腐蚀电位正移，钝化临界电流锐减。金属Cu亦是不锈耐蚀钢常用合金化元素。Cu可提高耐硫酸腐蚀性能，Cu的电极电位比氢高，可抑制氢的析出反应。Cu和Mo配合使用能抑制钝化膜的还原溶解。元素N是强烈的奥氏体形成元素，在体心立方铁中(铁素体)溶解度只有0.05，在面心立方铁(奥氏体)可达0.4，N又是廉价而有效的镍的代用元素(0.1可代2.3-3.0Ni)，N能提高不锈钢的耐蚀性，尤其是耐点蚀和缝隙腐蚀腐蚀性能。不锈钢加N可改善拉伸，疲劳和蠕变性能。稀土元素主要控制硫化物的形态以及脱氧脱硫，改善钢的力学性能并起到微合金化作用。由于稀土原子在晶界偏聚与其它元素交互作用，引起晶界结构化学成分和能量变化，影响其它元素的扩散和新相的成核长大，导致钢的组织和性能变化。根据上述理由提出了本专利技术的新型廉价的耐高温浓硫酸用钢，本专利技术除了具有优异的抗高温浓硫酸腐蚀性能外，还具有良好的冷热加工性能，可生产出板，棒，丝，带等制品，同时，力学性能颇佳。本专利技术在1050-1100℃温度下，保温8-15分钟进行水冷热处理后，其室温力学性能见表1。表1本专利技术实例的室温力学性能 本专利技术与美国目前最好的抗氧化性硫酸介质材料HD-205相比，Cr、Mo、Cu含量为其1/2，Ni含量仅为其1/4，而Si含量则显著提高，尽管本专利技术合金元素的总量大大低于美专利产品，但耐腐蚀性能基本等同，而优于美国HC系列钢种。可见本专利技术适用于高温氧化性浓硫酸介质中，是一种新型廉价的应用材料，具有广泛的应用前景。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术实施例1本专利技术一种耐高温耐腐蚀浓硫酸用不锈钢，所述的不锈钢含有铁及适量的微量元素，在所述的不锈钢中，还含有碳元素，硅元素，锰元素，硫元素，磷元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素，其中各化学成分根据重量百分比为碳0.03％；硅6.59％；锰0.63％；硫0.03％；磷0.03％铬9.42％；镍14.98％；钼1.78％；铜0.88％，微量元素0.04-0.07％，余量为所述的铁，本专利技术所述的微量元素为氮和稀土等元素。本专利技术的不锈钢使用非真空感应炉加电渣重熔炉进行冶炼，本专利技术的不锈钢的热加工可采用锻造或轧制的形式，其中开锻温度为1060-1080℃，终锻温度大于850℃，开轧温度为1120-1140℃，终轧温度大于900℃，本专利技术的不锈钢的固溶温度控制在1050-1150℃范围内，本专利技术的不锈钢的冷却方式是水冷。实施例2根据本专利技术所设计的化学成分范围，在非真空感应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴江枫，刘尚谭，
申请(专利权)人：上海钢铁研究所，
类型：发明
国别省市：
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