韧性高铬铁素体合金制造技术

本发明专利技术公开了一种韧性高铬铁素体合金，其化学成份质量百分比为：Ｃ≤０．００１，Ｎ≤０．００５，Ｓｉ≤０．０５，Ｍｎ≤０．０５，Ｃｒ　２９－３１，Ｍｏ≤０．１２，Ｐ≤０．０１４，Ｓ≤０．００３，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质，稳定性比Ｍｏ／（Ｃ＋Ｎ）为８－２０。该韧性高铬铁素体合金不仅具有优异的耐蚀性能，还具有良好的韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属功能材料，具体地说，涉及一种具有优良軔性的高铬铁素 体合金。
技术介绍
近来年稀有金属镍的价格飞涨，使奥氏体不锈钢价格翻番，镍基奥氏体不 锈钢的应用受到严重影响，而铁素体、马体系不锈钢使用范围进一步扩大，高铬(25-31%)铁素体不锈钢，不仅有优良的耐蚀性能，且极好的耐应力腐蚀、 耐缝隙腐蚀、耐孔蚀能力，可代替昂贵的镍基和钛等高级耐蚀合金材料。高铬 铁素体不锈钢的耐蚀性虽优良，但严重的脆性阻碍其被广泛选用。铁素体在不 锈钢中存在C、 N间隙元素强烈形成并稳定奥氏体，对铁素体不锈钢十分有害， 主要是因为C、 N元素在铁素体不锈钢中的扩散速度快，约为在奥氏体中的600 倍，在高温加热后的冷却过程中会有碳、氮化物沉淀析出，导致了铁素体不锈 钢475'C脆性、高温脆性、室温韧性低、脆性转变温度高、对缺口敏感等缺点。 因此，冶金工作者长期致力于降低铁素体不锈钢中的碳、氮含量，从而克服铁 素体不锈钢的上述不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种韧性高铬铁素体合金，其具有优异耐蚀性能，还具 有良好的韧性。本专利技术提供的軔性高铬铁素体合金，其化学成份质量百分比为(X 0.001, fKO.005, Si《0.05， Mn《0.05, Cr29—31, Mo《0.12, P<0.014, S《0.003,余量为Fe及不可避免的杂质，稳定性比Mo/(C+N)为8-20。所述的韧性高铬铁素体合金还含铝，其化学成份质量百分比为A1《0. 15。本专利技术的设计思路是降碳、氮，保证必要的铬、钼含量，以确保其耐腐蚀 性能和韧性；以稳定组织和改善性能；进行成分设计，并逐步优化成分。 影响高铬铁素体合金脆性的因素1、 韧脆转变温度高铬铁素体合金在较高温度时，韧性很好；当温度降至 某一温度以下时，韧性突然降得很低、很脆。该临界温度被称为韧脆转变温度。 一般纯度的高铬铁素体不锈钢韧脆转变温度在60-8(TC左右。大多数高铬铁素体 合金设备的使用温度以下，所以限制了其使用。2、 M2A析出合金中铬含量很高，且铁素体中碳的溶解度比奥氏体中低得 多，因而M23C6析出倾向强烈。如在高于80(TC以上析出，多以颗立状在晶界析出， 对脆性影响不大；在晶界以网状的析出速度很快，在各种热工艺后的冷却过程 中，很难避免。其不仅使合金变脆，且引起严重的晶界腐蚀，是高铬铁素体合 金被限制使用的另一重要原因。3、 a相析出根据Fe-Cr相图，在含30%Cr的铁素体合金中，约700。C以下 才开始析出cj相，60(TC长期保温后，a相可达40%左右。cr相是脆的，合金中 如含有较多的ci相时，是不能被选用的。但由于高铬铁素体合金中的cr相析出 温度低，析出速度缓慢，约需几个个小时才开始析出。因此在各种热工艺后的 冷加过程中， 一般不会析出，不影响使用，但不宜在a相易析出温度下使用。解决高铬铁素体合金脆性的途径 1.防止cj相析出 由于(T相形成温度低，析出速度缓慢，在热加工、热处理、焊接等热工 艺后的冷却过程中， 一般较易避免，不会引起脆性;但是该类合金不宜在cr相 析出的300—70(TC温度范围内使用。2. M23C6相在晶界以网状析出当合金中含碳量不够低时，在500一70(TC温度范围内，只需要几分钟， 甚至几秒钟，即可在晶界上形成网状NW:6 。因此各种热工艺后的冷却过程中， M23C6的网状析出几乎是不可避免的，需要找途径解决。 下表为碳、氮在高铬铁素体合金中的最大溶解度<table>table see original document page 5</column></row><table>由表可知，当高铬铁素体合金中，碳含量低于0. 004%时，927C时效不再析 出M^6。当温度降至70(TC时，不析出M23C6的碳量要求降得更低。但如合金 中的碳含量能降到0. 004%的水平，M2A析出倾向将大大降低，析出数量也会 很少，不会造成较大的影响。由表中还可看出，氮含量低于0.006%时，593 'C长期时效也不会析出Cr2N故当氮含量达到该水平时，不用担心由此引起的 脆性。3.降低合金的韧脆转变温度高铬铁素体合金的装置大都在室温上工作，但设备安装和检修都在室 温下进行。如在室温下很脆的材料，是不能被选用的。因此，如何使合金中 高铬铁素体合金的韧脆转变温度降至室温以下，是使其广泛应用的前提。我 国东北地区，冬季室温外温度有时达零2(T3(TC,所以要求韧脆转变温度降 这个水平。我们对高铬铁素体合金的韧脆转变温度了大量工作，发现碳、氮的影 响最大。表(1)、 (2)列出了碳和氮含量对Cr30Mo2合金韧脆转变温度的影 响。表(1 )碳含量对Cr30Mo2合金韧脆转变温度的影响<table>table see original document page 6</column></row><table>含N2: 0.0057 - 0.0083%， 02: 0.0032—0.0040% 表(2)氮含量对韧脆转变温度的影响※氮(％ )0. 00550. 00750. 0145温度(°c)-40-20-30-200-20※合金中含C: 0. 0018_0. 0024%, 02: 0.0017—0.0045%根据现有数据，高铬铁Cr30Mo2合金中，将碳降至0. 003%以下，氮含量降至 0. 007%以下，脆性转变温度降至-40 - 20。综上所述，解决高铬铁素体合金脆性关键是降低合金中的碳和氮的含量， 特别是碳的含量。对于每种具体高铬铁素体合金不脆的允许碳、氮的最高含量， 不仅与合金成份有关，还与具体使用条件有关，还需逐个合金研究，但一般条 件下，要求碳要低于0.001%，氮要低于0.005%。根据本专利技术的铁素体不锈钢的特征是第一，在本专利技术中，与过去的铁素体不锈钢相类似，作为稳定性元素，添 加Mo，但是其添加的目的不同。在本专利技术中，以新阐明的Mo对耐腐蚀性产生影 响的研究结果为基础，在考虑到Mo的添加量与C+N的关系后而进行调整。第二，在过去的铁素体不锈钢中，以A1作为脱氧剂添加的，但在本专利技术中 以Al对軔性产生影响的研究结果为基础，对A1的含量进行控制，与此同时考 虑Al氧化物对耐腐蚀性产生的负面影响，通过控制氧的含量而限制Al氧化物 的大小。为了使韧性的降低最小化，应对上述C及N的含量分别控制在0. 001%以下及0.005%以下，并且由于其含量越少，材料的性质则越好，所以不限制其最低限度。另外，考虑到敏感性，使C+N为0. 006%以下为好。上述Si作为提高脱氧及耐氧化性的元素，为了抑制軔性的降低，应控制在 0. 05%以内。上述Mn作为提高脱氧的元素，因其降低介物MNs的耐腐蚀性，故应控制在 0. 05%以内。因上述P不仅降低耐腐蚀性而且还降低軔性，故控制在0. 014%以内。 因上述S降低耐腐蚀性，故控制在0. 003%以内。到目前为止，上述A1主要是为了脱氧而添加的，但为了耐腐蚀性而最大限 度地控制了其在钢中的含量。与此不同，在本专利技术中考虑到Al对軔性产生的影 响，作为积极添加的元素，起到一种防止因添加Mo而使韧性降低的本文档来自技高网...

【技术保护点】
韧性高铬铁素体合金，其化学成份质量百分比为：Ｃ≤０．００１，Ｎ≤０．００５，Ｓｉ≤０．０５，Ｍｎ≤０．０５，Ｃｒ２９－３１，Ｍｏ≤０．１２，Ｐ≤０．０１４，Ｓ≤０．００３，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质，稳定性比Ｍｏ／（Ｃ＋Ｎ）为８－２０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟世先，徐华，翟海平，翟华平，翟玉亭，
申请(专利权)人：江苏星火特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]