本发明涉及一种高锰高铬奥氏体不锈钢及其制备方法，属于奥氏体不锈钢
技术领域：
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背景技术：
：一般奥氏体不锈钢均含有一定镍，镍是奥氏体化的主要元素之一，其主要的作用是形成稳定奥氏体，使不锈钢获得良好的强度、塑性和韧性。奥氏体不锈钢的生产需要消耗大量的镍元素，镍是一种较稀缺且价格昂贵的稀有元素，不利于节约资源型材料的发展，且镍元素具有潜在的致敏作用，对生物体具有致畸、致癌等危害。因此发展以其他元素代替镍或减少镍含量的低镍和无镍奥氏体不锈钢不仅有利于降低成本，还可提高不锈钢的使用安全性。铬锰系列不锈钢以mn代替ni，材料成本显著降低。国内也有一些以mn代替ni的论文或专利，其中镍含量在0.5％-3.5％之间。同时表现抗拉强度和耐蚀性不够理想。因此，有必要提供一种无镍强度性能又优于现有商业合金，特别是适用于铸造用的无镍高锰高铬合金，以解决现有商业铬-锰不锈钢存在的许多问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种不含镍的高铬高锰奥氏体不锈钢及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明的一种高铬高锰奥氏体不锈钢，该不锈钢各化学成分的重量百分比为：碳(c)0.03％-0.3％；硅(si)0.3％-1.5％；锰(mn)11.0％-22.0％；铬(cr)13.0％-18.0％；铌(nb)0.3％-3.0％；余量为铁(fe)和不可避免杂质。优选的，所述不锈钢化学成分的不可避免杂质中，磷(p)和硫(s)的重量百分比为p≤0.040％，s≤0.030％。本发明的一种高铬高锰奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：1)按上述不锈钢各化学成分的重量百分比将铁(fe)、铬(cr)、铌(nb)投入非真空中频感应炉中，常压下进行熔炼，熔炼温度为1500-1580℃；2)按上述不锈钢各化学成分的重量百分比向步骤1)熔炼得到的钢液中加入配好的电解锰，继续熔炼；3)将经过步骤2)熔炼的钢液通入氩气精炼；4)将经过步骤3)得到的钢液出炉浇注成铸件毛坯。5)将经过步骤4)得到的铸件毛坯进行热处理。优选的，步骤3)中氩气精炼时间为10-20min。优选的，步骤4)的钢液出炉温度不低于1540℃优选的，步骤5)的铸件固溶处理温度1060±10℃；保温时间t与铸件壁厚d的关系为：t＝d/25mm×1小时。有益效果本发明是以锰和铬元素进行合金化，使之形成单一的奥氏体组织结构，为了提高铸件的使用寿命，本发明还添加了铌。铌可以提高合金强度，它在合金中能够固定碳，起沉淀硬化作用，从而提高合金的蠕变性能，同时铌也具有细化晶粒作用，因而也可以提高合金的冲击韧性。由于铌通过细小碳化物颗粒的弥散分布，在奥氏体合金中，可以防止氧化介质对晶格间腐蚀。本发明采用非真空中频感应炉熔炼的方法，这种方法工艺流程短，需配备生产设备设施少，投资小，同时可大幅降低了冶炼过程中铬、锰元素的消耗，在钢液通入氩气精炼可使合金的化学成分得到很好均匀性和一致性。本发明公开的无镍的高铬高锰不锈钢，具有较高的机械性能，特别是加入铌使奥氏体不锈钢提高强度的同时达到铸件细化晶粒的配合，体现了强度与塑性完美一致，特别适用于铸造生产需要。具体实施方式下面结合实施例对本发明的内容做进一步描述。实施例1一种高铬高锰奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量比计其化学成分包括：碳(c)0.16％硅(si)0.72％锰(mn)13.25％铬(cr)14.79％铌(nb)0.51％余量为fe和不可避免杂质,磷(p)和硫(s)的重量百分比为p:0.028％，s≤0.019％。一种制备上述铬-锰奥氏体不锈钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将制备上述不锈钢的原料(纯铁、铬铁、铌铁)投入非真空中频感应炉中进行熔炼熔炼，温度为1550℃，常压，得到钢液，并取样分析。2)向步骤1)熔炼得到的钢液中加入配好的电解锰，继续熔炼，熔炼时间为14min，温度为1500℃，常压；3)将经过步骤2)熔炼的钢液通入氩气12分钟进行精炼；4)将经过步骤3)得到的钢液出炉，出炉温度1550℃，浇注基尔试块及铸件。5)将经过步骤4)得到的基尔试块毛坯在1060℃保温2小时后快速入水进行处理。实施例2一种高铬高锰奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量比计其化学成分包括：碳(c)0.18％硅(si)0.74％锰(mn)19.32％铬(cr)13.35％铌(nb)1.38％磷(p)0.027％，硫(s)0.009％；余量为fe和不可避免杂质。一种制备上述铬-锰奥氏体不锈钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将制备上述不锈钢的原料(纯铁、铬铁、铌铁)投入非真空中频感应炉中进行熔炼熔炼，温度为1550℃，常压，得到钢液，并取样分析。2)向步骤1)熔炼得到的钢液中加入配好的电解锰，继续熔炼，熔炼时间为15min，温度为1490℃，常压；3)将经过步骤2)熔炼的钢液通入氩气10分钟进行精炼；4)将经过步骤3)得到的钢液出炉，出炉温度1540℃，浇注基尔试块及铸件。5)将经过步骤4)得到的基尔试块毛坯在1060℃保温2小时后快速入水进行处理。实施例1和2制得的不锈钢基尔试块,按照gb/t228《金属材料室温拉伸试验方法》在微机控制电液伺服万能试验机waw-3000上进行性能测试，测试结果如下表：名称σb(mpa)σ0.2(mpa)ψ(％)hb实施例1921.36430.9729.64178.3实施例2717.90385.2131.36218.4当前第1页12