一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢及其制备方法，涉及特种不锈钢制备技术领域，本发明专利技术通过限定特定的原料比例，采用包括冶炼、重熔、高温扩散、锻造开坯、热锻、热处理六个步骤的处理技术，制备所得的奥氏体不锈钢只含有γ奥氏体相。其中非金属夹杂物：A类细系0级，B类细系0级，C类细系小于0级，D类细1.0级，DS小于0级，上述五类之和1.0级，A、B、C、D四类粗系之和0级。本发明专利技术制备的奥氏体不锈钢具有优异的塑性、耐热性和热加工性。耐热性和热加工性。耐热性和热加工性。

【技术实现步骤摘要】
一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及特种不锈钢制备
，具体涉及一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]奥氏体单相不锈钢，是在室温下组织为稳定的奥氏体组织的不锈钢。奥氏体单相不锈钢具有优异的塑性，广泛应用于航空航天、核工业、武器装备等特殊领域。随着科学技术发展，特殊领域对合金质量的要求越来越高，围绕提升特种奥氏体不锈钢钢的质量以及性能采用新技术、新工艺、新装备，使得材料的洁净程度、均匀程度、晶粒细化程度和尺寸等有了很大提升。
[0003]而目前的奥氏体不锈钢材料制备方法制得的材料杂质含量较高，导致奥氏体不锈钢的纯洁度不够高。或者在制备过程中形成其他相，导致奥氏体不锈钢的塑性不能达到特殊领域服役工况的使用要求。
[0004]因此研发一种适用于单相奥氏体不锈钢的新工艺，以解决奥氏体不锈钢含杂以及形成新相的问题，并使其得到优异的塑性，是高纯奥氏体不锈钢在特殊领域大规模应用急需解决的问题。本领域技术人员为此也作出了诸多尝试，比如在公开号为CN114686781B的专利申请文件中提出了一种奥氏体不锈钢及其制备和加工方法。该专利技术通过成分设计与工艺优化得到了纯净的奥氏体不锈钢，得到的奥氏体不锈钢S,Cu含量得到控制，晶粒度得到细化，以及四类夹杂物水平得到控制。但在其加工流程方面，在中间铸锭材料表面涂上氧化钇涂层，进一步引入氧元素提高了奥氏体不锈钢中的氧含量。而在公开号为CN111876653B的专利申请文件中提出了一种纯净奥氏体不锈钢的制备方法。该专利技术通过在出钢浇铸前加入镧
‑
铈稀土合金和金属钙，稀土变质夹杂的确能带来净化合金基体，形成高熔点细小颗粒，细化组织，减少偏析。稀土合金添加过量会恶化材料的性能。此外稀土合金的价格偏高，在规模化生产中，使得成本大幅提升。
[0005]奥氏体不锈钢是指在室温下合金组织为单相奥氏体的不锈钢，奥氏体不锈钢具有比铁素体更优异的室温性能、耐腐蚀性能以及塑性成型性能。奥氏体作为一种高温相，将奥氏体完全稳定至室温，对合金熔炼与材料加工处理需要更高的要求。上述现有技术虽然可以生产纯净的奥氏体不锈钢，但其中引入了稀土氧化物或者稀土元素。稀土氧化物的掺入会在钢中引入氧元素增加奥氏体不锈钢的氧含量，稀土合金会变质夹杂净化奥氏体不锈钢基体。但稀土合金添加过量会恶化材料的组织及综合性能，同时稀土合金的价格偏高，在生产中会使得成本增加。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢及其制备方法，能够生产出高塑性高纯单相奥氏体不锈钢，通过晶粒细化、减少偏析，提高了钢的塑性和耐腐蚀性能，同时所得钢中只含有奥氏体γ相且杂质含量低。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢，所述奥氏体不锈钢由如下质量百分比的组分组成：Mn 1.00～2.00％，Ni 11.50～12.50％，Cr 17.00～18.00％，Mo 2.50～2.70％，N0.05～0.07％，C≤0.03％，Si≤0.60％，S≤0.003％，P≤0.030％，Cu≤0.10％，V≤0.05％，Al≤0.03％，Co≤0.06％，Sn≤0.005％，As≤0.01％，B≤0.0015％，Se≤0.015％，Pb≤0.001％，Bi≤0.00001％，Sb≤0.002％，Zn≤0.01％，五害元素和≤0.015％，H≤5ppm，O≤30ppm，余量为Fe。
[0009]一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)冶炼：取所需元素的原材料，对原料进行合金熔炼，熔炼先后顺序分别为：20T非真空感应炉初炼、AOD炉不锈钢氩氧吹炼、LF钢包精炼、VD炉精炼；
[0011](2)重熔：进行保护气氛电渣重熔；
[0012](3)高温扩散：阶梯式升温至1200～1300℃保温80h；
[0013](4)锻造开坯：开锻温度：1125
±
20℃，终锻温度：800
±
20℃，经过两道次镦粗拔长，最后甩出清理，钢锭热切头尾烂料；
[0014](5)热锻：先升温至850
±
20℃保温2h，升温速率：70
±
10℃/h，然后升温至1180
±
20℃保温3h，升温速率：140
±
10℃/h，保温完毕开始锻造，压机拔长下料两道次，回炉再烧1180℃持续40～60分钟，出炉后摔圆到尺。
[0015](6)热处理：装炉温度：580
±
20℃，升温速率：140
±
10℃/h，930℃
±
10℃保温100min，然后再升温至1050
±
10℃保温30min，最后水冷。
[0016]作为优选地，步骤(1)中所述20T非真空感应炉初炼，其渣料重量比为CaO：CaF2＝1.2:1，出钢条件：出钢温度：1640
±
20℃，钢包烘烤良好，包温：820
±
20℃。
[0017]作为优选地，步骤(1)中所述AOD炉不锈钢氩氧吹炼，其兑钢处理时炉底垫石灰800～1000kg/炉，吹炼期总CaO加入量2.4～2.6吨/炉，还原期加J
‑
Si 500～700Kg/炉，铝锭240～300Kg/炉，萤石200～400kg/炉。
[0018]作为优选地，步骤(1)中所述LF钢包精炼，进出工位前喂适量Al线进行脱氧，精炼期间多批次小批量加入适量Si
‑
Ca粉/Al粉进行脱氧，浇铸温度控制在1530～1570℃。
[0019]作为优选地，步骤(1)中所述VD炉精炼，总抽空时间15min，极限真空：123
±
10Pa，极限真空时间：6
±
1min，破空后取样全分析、测温供参考，取样后合盖待样回后调C、N、Cr，定氢至小于4PPM，净吹氩均匀成分，温度合适出钢，吊包温度1530～1550℃。
[0020]作为优选地，步骤(2)中重熔渣系使用57#或60#渣+SiO2+MgO。
[0021]作为优选地，步骤(4)、(5)的锻造设备均采用5500T锻压机。
[0022]综上所述，相比于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益效果：
[0023]1、本专利技术通过限定特定的原料比例，采用包括冶炼、重熔、高温扩散、锻造开坯、热锻、热处理六个步骤的处理技术，制备所得的奥氏体不锈钢只含有γ奥氏体相。其中非金属夹杂物：A类细系0级，B类细系0级，C类细系小于0级，D类细1.0级，DS小于0级，上述五类之和1.0级，A、B、C、D四类粗系之和0级。其中C≤0.03％，S≤0.003％，P≤0.030％，N 0.05～0.07％，五害元素和≤0.015％，H≤5ppm，O≤30ppm；
[0024]2、本专利技术通过高温扩散+锻造+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高塑高纯单相奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢由如下质量百分比的组分组成：Mn 1.00～2.00％，Ni 11.50～12.50％，Cr 17.00～18.00％，Mo 2.50～2.70％，N0.05～0.07％，C≤0.03％，Si≤0.60％，S≤0.003％，P≤0.030％，Cu≤0.10％，V≤0.05％，Al≤0.03％，Co≤0.06％，Sn≤0.005％，As≤0.01％，B≤0.0015％，Se≤0.015％，Pb≤0.001％，Bi≤0.00001％，Sb≤0.002％，Zn≤0.01％，五害元素和≤0.015％，H≤5ppm，O≤30ppm，余量为Fe。2.一种如权利要求1所述的高塑高纯单相奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)冶炼：取所需元素的原材料，对原料进行合金熔炼，熔炼先后顺序分别为：20T非真空感应炉初炼、AOD炉不锈钢氩氧吹炼、LF钢包精炼、VD炉精炼；(2)重熔：进行保护气氛电渣重熔；(3)高温扩散：阶梯式升温至1200～1300℃保温80h；(4)锻造开坯：开锻温度：1125
±
20℃，终锻温度：800
±
20℃，经过两道次镦粗拔长，最后甩出清理，钢锭热切头尾烂料；(5)热锻：先升温至850
±
20℃保温2h，升温速率：70
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10℃/h，然后升温至1180
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20℃保温3h，升温速率：140
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10℃/h，保温完毕开始锻造，压机拔长下料两道次，回炉再烧1180℃持续40～60分钟，出炉后摔圆到尺。(6)热处理：装炉温度：580
±
20℃，升温速率：140
±
10℃/h，930℃
±
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄志永，朱小阳，肖磊，徐轶，刘洲，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：