本发明专利技术提供一种具有高机械强度和良好抗腐蚀性的C+N奥氏体不锈钢及其制造方法。该C+N奥氏体不锈钢由以下组成：8至12wt.％的锰(Mn)；15至20wt.％的铬(Cr)；2wt.％或更少的镍(Ni)；4wt.％或更少的钨(W)；2wt.％或更少的钼(Mo)；0.6至1.0wt.％的总C+N含量；平衡量的铁(Fe)；以及不可避免的杂质。制造的该奥氏体不锈钢具有良好的机械性能：抗拉强度为850MPa或更高，均匀拉伸率为45％或更高；该机械性能是通过控制间隙元素(C+N、C/N)和置换元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0.5W+Mo)的含量而获得的。此外，由于最小化了对人体造成过敏反应的镍(Ni)的含量，合金也具有良好的抗腐蚀性和生物相容性。因此，C+N奥氏体不锈钢可有效应用于包含医学生物质的各种功能组件、手表和附件的制造，以及要求高水平机械强度和抗腐蚀性的传统结构的奥氏体不锈钢和近海建筑物领域，脱盐工厂，用于油气安装/采集的材料和用于运输设备的材料中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有高机械强度和良好抗腐蚀性的C+N奥氏体不锈钢及其制造方法。
技术介绍
通常，与碳钢的机械性能，诸如强度和延展性能够通过热机械处理或通过各种热处理的相变来提高不同，使用热处理方法提高奥氏体不锈钢的机械性能是困难的。因而，奥氏体不锈钢主要依赖添加合金元素来提高大部分性能。因此，在新型合金的开发中最重要的技术问题是在通过最小化高价合金元素的含量或者通过以经济型合金元素替代高价合金元素来降低制造成本的情况下，确保包括强度、延展性或抗腐蚀性的性能最佳。在以前的研究或专利技术中报道的大多数奥氏体不锈钢含有16 20wt. %的铬(Cr)、 6 12wt. %的镍(Ni)、0 2wt. %的钼(Mo)、和0. 03 0. 15wt. %的碳(C)，并且呈现 500 600MPa的抗拉强度和40%的延伸率。在上述合金元素中，镍(Ni)是有效的奥氏体稳定化元素，其有助于提高锻造性。 总供给量65%以上的镍(Ni)被消耗用来生产奥氏体不锈钢。然而，自2001年起在随后的六年内镍(Ni)的价格持续上涨了 700%以上，尤其是， 在2007年时价格翻倍，因此，镍(Ni)的价格已经变成决定不锈钢价格的主要指标。除经济角度外，因为镍(Ni)能够对人皮肤造成过敏反应且在再循环过程中释放毒性气体，因此， 镍(Ni)也会对人体健康和环境造成副作用。因而，为了解决与含有高含量镍(Ni)的传统不锈钢相关的问题，已经开发了 Fe-Cr-Mn合金(或STS 200合金)，以及由于添加氮(N)而具有理想物理化学性能的高氮奥氏体不锈钢。氮(N)是非常有效的奥氏体稳定化元素，有多个优点，该优点包括固溶体硬化、机械强度增加伴随的延展性下降较少、和提高的抗腐蚀性。由于难以在制造过程中确保钢中高含量的氮(N)，因此迄今为止高氮不锈钢还没有商业化。近来，已经进行了多种研究来开发有效的制造方法，结果，加压感应熔炼、高压电渣重熔(PESR)、粉末冶金、和在氮气氛围下溶液渗氮已经被提议。然而，高氮不锈钢商业化的主要障碍是要求专门的制造加工设备，诸如加压感应熔炼炉或PESR，这要求昂贵的设备和复杂的处理步骤。加压处理对制造高氮不锈钢的大尺寸铸锭是尤其必需的，这是因为加压处理会确保液态金属中有高含量的氮(N)并且会最小化δ铁素体间隙，该δ铁素体间隙在凝固期间会显著降低氮(N)溶解度。因而，改进传统的熔炼设备或在加压过程中引入新的设备对采用加压熔炼设备制造高氮不锈钢而言是必然的，因此，高氮不锈钢还没有被商业化。近来，H. Berns等人在国际专利申请号PCT/EP2005/008960中公开了奥氏体钢，其含有最少量的镍(Ni)、16 21wt. %的铬(Cr)、16 21wt. %的锰(Mn)、0. 5 2wt. %的钼(Mo)、和0. 8wt. %或更多量的碳(C)和氮(N) ()，作为解决上述制造过程中的问题的提议。然而，H. Berns等人公开的专利技术包含相对高含量的锰(Mn)，其随后降低了抗腐蚀性。本专利技术人已经研发并制造了具有提高的经济效益、高强度和良好抗腐蚀性的C+N 奥氏体不锈钢，其中同时添加了碳(C)和氮(N)而非镍(Ni)作为间隙元素。因此，高价格镍(Ni)的含量能够被降到最低，且通过控制两种间隙元素碳(C)和氮(N) (C+N、C/N)以及那些置换元素锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W) (Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5W+Mo)的含量，强度和抗腐蚀性能够得到提高。此外，该合金与传统高氮不锈钢相比更有经济竞争力，这是因为其能够通过除加压过程以外的传统熔炼炉来生产。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是解决上述问题，因而，本专利技术的目的是通过控制间隙元素 (C+N、C/N)和置换元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5ff+Mo)的含量来提供具有提高的强度和良好抗腐蚀性的C+N奥氏体不锈钢。本专利技术的另一个目的是提供上述奥氏体不锈钢的制造方法。在一个实施方案中，提供了 C+N奥氏体不锈钢，向其中同时添加了碳(C)和氮(N) 作为间隙元素，因此，镍(Ni)的含量被最小化，镍是高价格的合金元素，对环境和人体健康有害。结果，形成的奥氏体不锈钢提供了改进的经济效益。使用根据本专利技术的一个实施方案的制造方法可以制造具有经济生产成本的合金， 并因此能够提高合金的价格竞争力。而且，根据一个实施方案的奥氏体不锈钢具有良好的机械性能(抗拉强度高于850MPa)和均勻的伸长率(高于45% )，其通过控制间隙元素 (C+N、C/N)和置换元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5ff+Mo)的含量来获得。此外，由于高合金氮(N) 和最低含量的镍(Ni)(镍会对人体造成过敏反应)，本专利技术的合金也显示良好的抗腐蚀性和生物相容性。因此，根据本专利技术的奥氏体不锈钢可有效应用于包含医学生物质(medical biosubstance)的各种功能组件、手表和附件的制造，以及要求高水平强度和抗腐蚀性的传统结构的奥氏体不锈钢和近海建筑物领域，脱盐工厂，用于油气安装/采集的材料，和用于运输设备的材料中。附图说明通过参考附图对某些示例性实施方案进行描述，本文描述的以上和/或其他方面将变得更加清楚，其中图1是氮(N)溶解度作为根据本专利技术实施方案的Fe-Cr-Mn基合金和 Fe-Cr-Mn-0. 4C基合金温度的函数的变化图示；图2是根据本专利技术实施方案的具有高机械强度和良好抗腐蚀性的C+N奥氏体不锈钢制备方法的流程图；图3是详细图示在根据本专利技术实施方案的具有高机械强度和良好抗腐蚀性的C+N 奥氏体不锈钢制备步骤中调节氮(N)含量的第4步的流程图；以及图4是本专利技术实施例和对比实施例之间抗点腐蚀性的对比图示。*图2和图3的主要参考数字的描述*S100:投料母合金 S300:熔炼母合金 S420:注入氮气S200:维持真空 S400:调节氮含量S500:搅拌熔融合金 S700:热轧S440:调节压力 S600:形成铸键 S800:水淬火具体实施例方式现在将参考附图对某些示例性实施方案进行更详细的描述。根据一个实施方案，具有高强度和良好抗腐蚀性的C+N奥氏体不锈钢由以下组成8至12wt. %的锰(Mn) ；15至20wt. %的铬(Cr) ；2wt. %或更少的镍(Ni) ；4wt. %或更少的钨(W) ；2wt. %或更少的钼(Mo) ；0. 6至1. Owt. %的C+N含量；平衡量的铁(Fe)；以及不可避免的杂质。锰(Mn)与铬(Cr)之比(Mn/Cr)为0. 5 至 1. 0。根据一个实施方案，因为本专利技术中锰(Mn)的含量低于国际专利申请号PCT/ EP2005/008960中H. Berns等人公开的不锈钢的锰的含量(即16至21wt. %的锰(Mn))，因此，获得了改进的抗点腐蚀性。锰(Mn)和铬(Cr)的总含量()为30wt. %或更少。氮(N)含量为0. 3wt. %或更多。钨(W)和钼(Mo)的总含量(0. 5W+Mo)为3wt. %或更低。如果0. 5ff+Mo含量超过 3wt. %，制造成本增加，残留的δ铁素体的量升高，且形成有害的第二相。以下将详细说明根据本专利技术实施方案的奥氏体不锈钢的合金元素。尽管镍(Ni)会有效稳定奥氏体相，但是考虑到高的价格和对环境和人体健本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：金成俊，李泰昊，吴昶锡，河宪映，
申请(专利权)人：韩国机械研究院，
类型：发明
国别省市：
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