【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金工艺，具体涉及一种强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法。
技术介绍
1、奥氏体不锈钢是工业生产中应用广泛的钢种之一，具有优良的耐腐蚀性和抗氧化性。20世纪初期，maurer和strauss共同研制出18-8系奥氏体不锈钢。可以应用于高温服役环境的常用的18-8不锈钢牌号有304h、347h、316h、321h等牌号。但随着服役的环境的恶化，发现18-8系奥氏体不锈钢在高温下强度难以满足需求。后续，工程师们主要通过以下两种方式来进一步强化18-8系奥氏体不锈钢：添加微合金元素、进行特殊的热机械加工及热处理。基于此，衍生出更多高性能的18-8系奥氏体不锈钢。日本住友金属株式会社和三菱重工在304h奥氏体不锈钢基础上添加了3％ cu和0.5％ nb，开发出super304h奥氏体不锈钢，并需要通过时效处理析出nbcrn、nb(c,n)、m23c6和纳米级析出相来提高高温力学性能。347hfg则是通过特殊的热机械加工和热处理工艺，使晶粒度级别达到8级以上，有效地提高了347h抗氧化性和力学性能。这两种强化18-8系奥氏体不锈钢的方法均需要进行额外的热机械加工或热处理，且合金元素增加较多，增加了制造成本和生产周期。
2、氧化物弥散强化效应(oxide dispersion strengthened,ods)主要是通过在钢材中析出尺寸细小、弥散分布的球状耐高温氧化物颗粒来提高钢材的性能。目前已在镍基高温合金、9cr钢、铁素体不锈钢中得到应用。制备ods钢常见的方法是将高纯金属粉末与细小的氧化物颗粒通过机械合金化
3、本申请专利技术人在中国专利技术专利申请cn113737081a中首次提出了一种不锈钢冶炼方法，通过精确的冶炼工艺控制，能在430不锈钢或t4003不锈钢中原位自主产生弥散分布的微小ti2o3颗粒，该ti2o3颗粒稳定性明显高于tin和碳化物，可对不锈钢组织起到很好的细化作用从而实现性能的强化，同时还可以遗传到焊接过程中有效抑制焊接热影响区组织的长大，从而实现不锈钢焊接性能的优化。然而，专利技术人通过大量实验发现该技术方案对于18-8系奥氏体不锈钢并不适用，无法原位析出细小且弥散分布的球状氧化物，进而实现弥散强化。因此，有必要针对18-8系奥氏体不锈钢的氧化物弥散强化工艺进行进一步研究。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，不需要额外的热机械加工或热处理，通过基础的冶炼工艺即可实现强化18-8系奥氏体不锈钢的制备，且对所制备钢材的大小无限制。
2、本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、一种强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，在基准18-8系奥氏体不锈钢组分中加入大于0.05wt.％且小于0.1wt.％的金属ti，并按照以下组分元素添加顺序进行冶炼：先加入纯铁、金属ni，再加入目标含量40％～60％的金属cr，接着加入金属ti，最后加入剩余目标含量的金属cr以及组分中的其他元素；在加入金属ti之前，控制钢液中的自由氧含量为30～60ppm，同时n元素含量不大于100ppm；从而形成强化18-8系奥氏体不锈钢。
4、优选地，如果在加入金属ti之前，钢液中的自由氧含量大于60ppm，则通过加入硅钙粉脱氧的方法将钢液中的自由氧含量调整至30～60ppm。
5、优选地，在加入纯铁、金属ni之后，加入金属cr之前，在钢液中加入炼钢保护渣(成分如下：cao～60％、sio2～30％、mgo～5％，caf2～5％)，隔绝钢液与空气，避免cr在熔化过程中吸收大气中氮而增加钢液中的n含量，使ti与n结合形成钛氮化物。
6、一种强化18-8系奥氏体不锈钢，使用如上任一技术方案所述方法制备得到。
7、相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
8、本专利技术通过精确地控制冶炼工艺，使18-8系奥氏体不锈钢在冶炼和凝固过程中直接原位自发析出尺寸细小、弥散分布且相当数量密度的钛氧化物颗粒，起到弥散强化的作用，后续不需要针对析出钛氧化物进行额外的加工工艺。另外，钛氧化物在高温下具有优异的热稳定性，不易溶解，能够提高18-8系奥氏体不锈钢在高温下的强度。相较于其它强化方法，本专利技术工艺过程简单，成本低，能够制备大型构件，适用于钢厂大生产，例如真空吹氧脱碳(vod)、氩氧脱碳精炼(aod)、钢包精炼(lf)等冶炼工艺。
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1.一种强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，在基准18-8系奥氏体不锈钢组分中加入大于0.05 wt.%且小于0.1 wt.%的金属Ti，并按照以下组分元素添加顺序进行冶炼：先加入纯铁、金属Ni，再加入目标含量40%～60%的金属Cr，接着加入金属Ti，最后加入剩余目标含量的金属Cr以及组分中的其他元素；在加入金属Ti之前，控制钢液中的自由氧含量为30～60 ppm，同时N元素含量不大于100 ppm；从而形成强化18-8系奥氏体不锈钢。
2.如权利要求1所述强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，如果在加入金属Ti之前，钢液中的自由氧含量大于60 ppm，则通过加入硅钙粉脱氧的方法将钢液中的自由氧含量调整至30～60 ppm。
3.如权利要求1所述强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，在加入纯铁、金属Ni之后，加入40%～60%含量的金属Cr之前，在钢液中加入炼钢保护渣。
4.一种强化18-8系奥氏体不锈钢，其特征在于，使用如权利要求1～3任一项所述方法制备得到。
【技术特征摘要】
1.一种强化18-8系奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，在基准18-8系奥氏体不锈钢组分中加入大于0.05 wt.%且小于0.1 wt.%的金属ti，并按照以下组分元素添加顺序进行冶炼：先加入纯铁、金属ni，再加入目标含量40%～60%的金属cr，接着加入金属ti，最后加入剩余目标含量的金属cr以及组分中的其他元素；在加入金属ti之前，控制钢液中的自由氧含量为30～60 ppm，同时n元素含量不大于100 ppm；从而形成强化18-8系奥氏体不锈钢。
2.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁建平，孙鲁研，彭彦杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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