及余量 Fe ；
[0045] 4# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，8% 的 Mo,以及余量 Fe0
[0046] 2、将获得的4种熔液分别在1650°C下进行精炼50分钟，精炼结束后在1620°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。
[0047] 3、分别对4种铸锭进行切冒口以及去除氧化皮处理，然后对铸锭在1200°C进行加 热，然后进行锻压加工，锻压变形量大于40 %。
[0048] 4、锻压结束后分别将4种锻件在热处理炉内950°C -980°C下保温5个小时，进行 固熔处理。
[0049] 经检测，按照上述制备方法获得的4种抗空蚀合金含重量百分比为：
[0050] 1# 样：0· 019 % C，0. 8 % Si, 1. 49 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 03 % Ρ，0· 015 % S， 2. 49% Mo以及余量Fe ;
[0051] 2#样：0· 02% C，0. 8% Si, I. 5%Mn，12% Ni, 17% Cr，0. 029% Ρ，0· 015% S，4%Mo 以及余量Fe ;
[0052] 3# 样：0· 019% C，0. 79% Si, 1. 49% Mn, 11. 9% Ni, 17% Cr，0. 027% Ρ，0· 015% S， 6% Mo以及余量Fe ;
[0053] 4#样：0· 02%C，0. 79% Si, I. 5%Mn，12%Ni，17%Cr，0. 03%Ρ，0· 014% S，7. 99% Mo以及余量Fe。
[0054] 实施例3
[0055] 按照本发明的方法，利用钥铁中间合金，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：
[0056] 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1580_1650°C温度范围 内进行熔炼，少量镍镁作为除气剂，其中4份炼钢原料的组份及各组份的重量百分比如下：
[0057] 1# :12% 的 Ni, 1. 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，含钥 60% 的钥铁中 间合金：含钥量为2. 5%，以及余量Fe ;
[0058] 2# :12% 的 Ni, L 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，含钥 60% 的钥铁中 间合金：含钥量为4%,余量Fe ;
[0059] 3# :12% 的 Ni, L 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，含钥 60% 的钥铁中 间合金：含钥量为6%,余量Fe ;
[0060] 4# :12% 的 Ni, L 5% 的 Mn, 17% 的 Cr, 0· 8% 的 Si, 0· 02% 的 C，含钥 60% 的钥铁中 间合金：含钥量为8%,余量Fe。
[0061] 2、将获得的4种熔液分别在1620°C下进行精炼40分钟，精炼结束后在1600°C静 置30分钟，继续降温至1550°C后将合金熔液浇入铸铁模中，冷却至室温即可。
[0062] 3、分别对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 %。
[0063] 4、锻压结束后分别对4种锻件在热处理炉内950°C _980°C下保温5个小时，进行 固熔处理。
[0064] 按照上述制备方法制得的4种抗空蚀合金各组份重量百分比为：
[0065] 1# 样：0· 02% C，0. 8% Si, I. 5% Mn, 12% Ni, 17% Cr，0. 03% Ρ，0· 015% S，2. 49% Mo以及余量Fe ;
[0066] 2# 样：0· 02 % C，0. 8 % Si, I. 5 % Mn, 11. 9 % Ni, 17 % Cr，0. 03 % Ρ，0· 014 % S， 3. 98% Mo以及余量Fe ;
[0067] 3# 样：0· 019 % C，0. 8 % Si, 1. 5 % Mn, 12 % Ni, 17 % Cr，0. 029 % Ρ，0· 015 % S， 5. 98% Mo以及余量Fe ;
[0068] 4#样：0· 02%C，0. 8% Si, I. 49%Mn，12%Ni，17%Cr，0. 03%Ρ，0· 014% S，7. 98% Mo以及余量Fe。
[0069] 本实施例结果表明，利用钥铁中间合金，制备4种钥含量不同的抗空蚀奥氏体不 锈钢，合金的熔炼温度低于实施例1和2,节约了能源。另外，利用钥铁中间合金引入钥，可 以降低合金的原料成本。
[0070] 实施例4
[0071] 将实施例3获得的4种不锈钢进行抗空蚀实验，通过测量不锈钢钝化膜内的载流 子浓度和在NaCl溶液中的抗空蚀能力，检测4种不锈钢的抗空蚀能力。
[0072] 1、不锈钢钝化膜内的载流子浓度测定实验
[0073] 实验在美国EG&G公司生产的M273A型电化学工作站上进行，采用三电极系统， 试样作为工作电极，饱和甘汞电极（SCE)作为参比电极，钼丝作为辅助电极。实验采用 Powersuite软件对数据进行分析，首先将4种不锈钢样预先在lmol/L的硫酸介质中0. 6VseE 下成膜12小时，随即进行Mott-Schottky曲线测试，测试频率为ΙΚΗζ，扫描速率为30mV/s， 得到4种不锈钢的Mott-Schottky曲线，如图1所示。从图1可以看出，随着钥含量的增加， Mott-Schottky曲线的直线段的斜率呈现下降的趋势，这意味着随着钥含量的增加，不锈钢 钝化膜内的载流子浓度呈现增大的趋势，钥含量的改变显著改变了膜内缺陷浓度以及平带 电位等参数。
[0074] 在空气中，不锈钢表面上会自发形成一层非常致密的钝化膜，这层钝化膜的厚度 大约在5nm左右，内层主要由Cr 2O3组成，外层主要由NiO或Fe203组成。由于内外层膜以及外 层膜和液体介质间的费米能级不同造成了膜在液体介质中的能带会发生不同程度的弯曲。 图2给出了膜能带的弯曲示意图，可以看出，由于能带弯曲的影响，在外层膜表面会紧密吸 附一层（stern层）负电荷。这样一来，当高速微气泡（带负电荷）或微气泡携带微颗粒（带 负电荷）到达材料表面时由于同性电荷相斥的原理会产生强烈的排斥作用，进而减缓微气 泡或微气泡携带微颗粒在材料表面的趋紧，最后达到抑制空蚀发生的作用。而钝化膜能带 弯曲程度与钝化膜内的载流子浓度关系密切，根据半导体理论，膜内载流子浓度越大，膜的 弯曲程度就越大。如图1所示，随着不锈钢基体内钥含量的增加，钝化膜Mott-Schottky曲 线中直线段的斜率呈现显著减小的趋势，依据Mott-Schottky方程，直线段斜率越小，膜内 载流子浓度越大。这样一来，基体内钥含量增加，其钝化膜内载流子浓度含量也增加，钝化 膜的弯曲程度增加。弯曲越大Stern层吸附的负电荷就越多，其对微颗粒和微气泡的排斥 作用就会越强，从而在4种样品中，随着钥含量的增加，不锈钢的抗空蚀性能越好。
[0075] 2、不锈钢在NaCl溶液中的抗空蚀实验
[0076] 将4种不锈钢置于3. 5% NaCl介质中，在室温下，利用磁致伸缩超声波粉碎机 (1000W)超声120分钟，利用显微镜观察4种不锈钢表面微观形貌，微观形貌的如图3所示， 可以看出，随着钥含量的增加，不锈钢的抗空蚀能力显著增强，表明了该专利的可实施性。
[0077] 将4种不锈钢置于3. 5% NaCl介质中，在室温下，进行MDE曲线测试，具体方法为： 将4种不同不锈钢样在磁致伸缩超声波粉碎机（1000W)超声，分别在不同时间，精密测量超 声前后各不锈钢试样的重量，并利用如下公式进行计算MDE :
【主权项】
1. 一种奥氏体不锈钢，其特征在于，包含： 11?13重量％的镍； 1. 3?1. 7重量％的锰； 15?18重量％铬； 0. 7?I. O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。
2. 根据权利要求1所述的不锈钢，其特征在于，包含：4?8重量％的钥。
3. 根据权利要求1所述的不锈钢，其特征在于，包含：8重量％的钥。
4. 一种权利要求1-3任一项所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，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。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，钥是以纯钥形式提供的。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，钥是以钥铁中间合金形式提供的。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钥铁中间合金中钥的含量为60重 量％。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述熔炼在1580-1680°C条件下进行。
9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述精炼在1620-1680°C条件下进行。
10. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述锻压变形量大于60%。
【专利摘要】本发明公开了奥氏体不锈钢及其制备方法，其中，该奥氏体不锈钢包含：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％的钼；以及余量的铁。该奥氏体不锈钢具有优异的抗空蚀性能。
【IPC分类】C21D8-00, C22C33-04, C22C38-58, C22C38-44
【公开号】CN104561828
【申请号】CN201410827796
【发明人】李党国, 陈大融, 汪家道
【申请人】清华大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月25日