奥氏体不锈钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料工程领域，具体地，涉及钢铁材料领域，更具体地，涉及抗空蚀奥 氏体不锈钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 空蚀是一直困扰着钢铁行业的难题，从其发现至今约有150余年了，至今没有一 个很好的解决方案。每年因钢铁空蚀造成严重的经济损失。钢铁空蚀发生的原因是由于低 压区所形成的微气泡在高压区溃灭后所形成高速微射流打击材料表面，进而造成材料表面 的严重损伤。空蚀是造成水轮机、汽轮机、水电站建筑等重大能源装备运行失效的主要损伤 形式。空蚀过程中所产生的噪声可以使潜艇、鱼雷等水下兵器暴露行踪，从而严重制约舰船 和潜艇以及鱼雷等水中兵器作战性能的提高。因此，提高材料的抗空蚀性能不仅具有显著 的经济效益同时对提高水中兵器的作战性能具有非常显著的理论指导意义。316L奥氏体不 锈钢具有优异的耐海水腐蚀性能和力学性能，其常用于舰船上管道、弯头、阀门等关键部件 的制造、海水泵的叶片材料以及蒸汽冷凝管的制造等。但是，随着使用时间的延长，316L不 锈钢的耐蚀性及其抗空蚀性能随着使用时间的延长会显著下降。特别是随着舰船、水轮机 等流体机械不断向高速、大功率方向发展，对材料的综合力学性能提出了更高的要求。
[0003] 因此，抗空蚀性能更好的不锈钢材料有待于进一步研究。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的 在于提出一种具有优良抗空蚀性能的奥氏体不锈钢。
[0005] 因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种奥氏体不锈钢。根据本发明的 实施例，该不锈钢包含：11?13重量％的镍；1. 3?1. 7重量％的猛；15?18重量％铬； 0. 7?I. 0重量％硅；0. 01?0. 03重量％碳；0. 01?0. 02重量％硫；0. 02?0. 04重量％ 的磷；4?10重量％的钥；以及余量的铁。发明人惊奇的发现，该奥氏体不锈钢具有优异的 抗空蚀性能。
[0006] 根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种前述的不锈钢的制备方法，包括：提 供预定量的镍、锰、铬、硅、碳、硫、磷、钥和铁，并在1550-1750°C下进行熔炼，以便获得熔液； 将所述熔液在1600-1800°C下进行精炼10-70分钟，以便获得精炼后的熔液；将所述精炼后 的熔液冷却至1450-1650°C后，加入到铸铁模中冷却至室温，以便获得铸锭；对所述铸锭进 行切冒口以及去除氧化皮处理，然后将铸锭在1150-1250°C条件下进行加热，再进行锻压加 工，锻压变形量大于40%，以便获得锻件；以及将所述锻件置于热处理炉内900°C -KKKTC 条件下保温3-8小时，进行固熔处理，以便获得所述不锈钢。发明人发现，利用该方法获得 的不锈钢具有优异的抗空蚀性能。
[0007] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0008] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0009] 图1显示了根据本发明一个实施例的4种不锈钢样品在硫酸介质中测得的 Mott-Schottky曲线不意图；
[0010] 图2显示了根据本发明基于的钝化膜能带弯曲示意图；
[0011] 图3显示了根据本发明一个实施例的4种不锈钢样品在3. 5% NaCl介质中空蚀2 小时后不锈钢材料表面的SEM形貌图片；
[0012] 图4显示了根据本发明一个实施例的4种不锈钢样品在3. 5% NaCl介质中不锈钢 材料的MDE曲线示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0014] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种奥氏体不锈钢。根据本发明的实施例， 该不锈钢包含：11?13重量％的镍；1. 3?1. 7重量％的锰；15?18重量％铬；0. 7?1.0 重量％硅；0. 01?0. 03重量％碳；0. 01?0. 02重量％硫；0. 02?0. 04重量％的磷；4? 10重量％的钥；以及余量的铁。发明人惊奇的发现，该奥氏体不锈钢具有优异的抗空蚀性 能。
[0015] 根据本发明的实施例，钥的含量不受特别的限制，只要能满足不锈钢生产工艺的 要求，并能提高不锈钢的抗空蚀性能即可。目前，如果钥的含量超过10重量％，不锈钢的生 产难度大，一般情况下，钥含量不超过10重量％。根据本发明的一些具体示例，所述不锈钢 包含 4?8重量％的钥。由此，不锈钢的抗空蚀性能好，综合性能优良，生产工艺简单。其 中，不锈钢包含：8重量％的钥，抗空蚀性更佳，并且综合性能优异，生产工艺简单。
[0016] 根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种前述的不锈钢的制备方法，包括：提 供预定量的镍、锰、铬、硅、碳、硫、磷、钥和铁，并在1550-1750°c下进行熔炼，以便获得熔液； 将所述熔液在1600-1800°C下进行精炼10-70分钟，以便获得精炼后的熔液；将所述精炼后 的熔液冷却至1450-1650°C后，加入到铸铁模中冷却至室温，以便获得铸锭；对所述铸锭进 行切冒口以及去除氧化皮处理，然后将铸锭在1150-1250°C条件下进行加热，再进行锻压加 工，锻压变形量大于40%，以便获得锻件；以及将所述锻件置于热处理炉内900°C -KKKTC 条件下保温3-8小时，进行固熔处理，以便获得所述不锈钢。发明人发现，利用该方法获得 的不锈钢具有优异的抗空蚀性能。
[0017] 其中，需要说明的是，预定量的镍、锰、铬、硅、碳、硫、磷、钥和铁是指工业生产中适 于获得前述的奥氏体不锈钢的镍、锰、铬、硅、碳、硫、磷、钥和铁的含量。利用预定量的上述 成份，采用本发明的方法制备的不锈钢产品，各元素的重量百分含量符合前述奥氏体不锈 钢的要求。
[0018] 根据本发明的实施例，钥是以纯钥形式提供的。
[0019] 根据本发明的实施例，钥是以钥铁中间合金形式提供的。由此，以钥铁中间合金形 式的钥熔点低，进而，不锈钢的熔炼温度低，节约能源。
[0020] 根据本发明的实施例，所述钥铁中间合金中钥的含量为60重量％。由此，钥的熔 点低，不锈钢的熔炼温度低，根据本发明的一些具体示例，所述熔炼在1580-1680°C下进行， 节约能源。
[0021] 根据本发明的实施例，所述精炼在1620-1680°c下进行。由此，精炼效果好。
[0022] 根据本发明的实施例，所述锻压变形量大于60%。由此，合金组织均匀程度好。
[0023] 下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明 性的，而不能理解为对本发明的限制。
[0024] 实施例1
[0025] 按照本发明的方法，制备4种钥含量不同的抗空蚀奥氏体不锈钢，具体步骤如下：
[0026] 1、分别将重量百分比如下的4份炼钢原料于中频熔炼炉内1700°C左右进行熔炼， 少量稀土铈作为除气剂，其中，4份原料的组成及各成份的重量百分比如下：
[0027] 1# :12%的 Ni, 1. 55%的 Mn, 17%的 Cr,0· 82%的 Si,0· 025%的 C，2. 5%的 Mo,以 及余量Fe ;
[0028] 2# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0· 025% 的 C，4% 的 Mo,以及 余量Fe ;
[0029] 3# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0.025% 的 C，6% 的 Mo,以及 余量Fe ;
[0030] 4# :12% 的 Ni, 1.55% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0.82% 的 Si, 0.025% 的 C，8% 的 Mo,以及 余量Fe。
[0031] 2、将获得的4种熔液分别在1650°C下进行精炼30分钟，精炼结束后在1630°C静 置30分钟，继续降温至1600°C后将合金熔液浇入铸铁模中，冷却至室温即可。
[0032] 3、分别对获得的4种铸锭进行切冒口以及去除氧化皮处理，然后对铸锭在1180°C 进行加热，然后进行锻压加工，锻压变形量大于40 %。
[0033] 4、锻压结束后分别对4种锻件在热处理炉内900°C _960°C下保温5个小时，进行 固熔处理，获得4种不同钥含量的不锈钢。
[0034] 经检测，上述4种抗空蚀合金各元素重量百分比如下：
[0035] 1# 样：0· 02 % C，0. 8 % Si, 1. 5 % Mn, 11. 9 % Ni, 17 % Cr，0. 028 % Ρ，0· 013 % S， 2. 5% Mo以及余量Fe ;
[0036] 2# 样：0· 019 % C，0. 8 % Si, 1. 5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 029 % Ρ，0· 014 % S， 3. 98% Mo以及余量Fe ;
[0037] 3# 样：0· 019 % C，0. 79 % Si, 1. 5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 03 % Ρ，0· 015 % S， 5. 99% Mo以及余量Fe ;
[0038] 4# 样：0.018% C，0.78 % Si, 1.5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0.029 % P，0.014 % S， 7. 97% Mo以及余量Fe。
[0039] 实施例2 :
[0040] 按照本发明的方法，制备4种钥含量不同的抗空蚀奥氏体不锈钢，具体步骤如下：
[0041] 1、分别将重量百分比如下的4份炼钢原料于中频熔炼炉1700°C左右进行熔炼，少 量镍镁作为除气剂，其中4份炼钢原料的组分及各组分重量百分比如下：
[0042] 1# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，2. 5% 的 Mo,以及余 量Fe ;
[0043] 2# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，4% 的 Mo,以及余量 Fe ；
[0044] 3# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，6% 的 Mo,以