一種含稀土金屬的不銹鋼合金的制作方法

　　【專利說明】一種含稀土金屬的不銹鋼合金

　　[0001]

　　技術領域

　　[0002]本發明涉及一種不銹鋼合金材料，具體涉及一種含稀土金屬的不銹鋼合金。

　　【背景技術】

　　[0003]不銹鋼通常用于鐘表和珠寶的領域中，特別是用于以下結構:表殼、手表中間部件、底板、手鏈或表帶和其它結構。

　　[0004]特別是由于某些金屬、特別是鎳的過敏效果，計劃與使用者皮膚接觸的用于外部使用的構件必須服從某些規定。盡管鎳在拋光后具有保護特性和光澤，但越來越多地盡量將包含少量鎳或不包含鎳的合金投放市場。但是，鎳是最普通的不銹鋼的基礎成分，因為它改善了機械特性以及韌性、可鍛性和彈性。但是，鎳在摩擦表面方面具有不利的效果。

　　【發明內容】

　　[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其機械性能優良。

　　[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:一種含稀土金屬的不銹鋼合金，該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.01-0.05%、Crl8-22%、C 0.01-0.04%、Au 0.2-1.2%、Μη 1.4-1.6%、Nb 0.5-0.8%、ff 0.1-0.5%、V 0.1-0.5%、P 0.01-0.04%，S0.01-0.04%，Ru 0.01-0.2%、Re 0.01-0.2%、Os 0.01-0.2%、Fe 余量。

　　[0007]進一步地，該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.02-0.04%、Cr 19-21%,C 0.02-0.04%、Au 0.4-0.6%、Μη 1.4-1.6%、Nb 0.5-0.7%、ff 0.2-0.4%、V 0.1-0.3%、P0.01-0.03%，S 0.01-0.03%，Ru 0.03-0.12%、Re 0.03-0.12%、Os 0.03-0.12%、Fe 余量。

　　[0008]進一步地，該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.03%, Cr 20%、C 0.03%、Au 0.5%、Μη 1.5%、Nb 0.6%、ff 0.3%、V 0.1%、P 0.02%，S 0.02%，Ru 0.05%、Re 0.05%、Os0.05%、Fe 余量。

　　[0009]進一步地，所述的不銹鋼合金陪料后經過包裝入電爐進行熔化、造渣、預脫氧、合金化、調整成分、調整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄之間加入稀土金屬，當稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1620-1680°C。

　　[0010]本發明的有益效果:本發明的不銹鋼具有高的耐腐蝕性及良好的機械性能及工藝性能，生產成本低，相比現在通用的304、316不銹鋼而言性價比更高。

　　【具體實施方式】

　　[0011]實施例1

　　含稀土金屬的不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.01%、Crl8 %、C 0.01 %、Au0.2 %、Mn 1.4 %、Nb 0.5 %、W 0.1 %、V 0.1-0.5%、P 0.01 %，S 0.01 %，Ru 0.01 %、Re 0.01%、Os 0.01%、Fe 余量。

　　[0012]不銹鋼合金陪料后經過包裝入電爐進行熔化、造渣、預脫氧、合金化、調整成分、調整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄之間加入稀土金屬，當稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1620°C。

　　[0013]實施例2

　　含稀土金屬的不銹鋼合金組份及質量百分比為:Ni 0.05%,Cr 22%,C 0.04%,Au 1.2%、Μη 1.6%、Nb 0.8%、ff 0.5%、V 0.5%、P 0.04%，S 0.04%，Ru 0.2%、Re 0.2%、Os 0.2%、Fe 余量。

　　[0014]不銹鋼合金陪料后經過包裝入電爐進行熔化、造渣、預脫氧、合金化、調整成分、調整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄之間加入稀土金屬，當稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1680°C。

　　[0015]實施例3

　　含稀土金屬的不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.02%, Cr 19%、C 0.02%、Au0.4%、Μη 1.4%、Nb 0.5%、ff 0.2%、V 0.1%、P 0.01%、S 0.01%、Ru 0.03%、Re 0.03%、Os0.03%、Fe 余量。

　　[0016]不銹鋼合金陪料后經過包裝入電爐進行熔化、造渣、預脫氧、合金化、調整成分、調整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄之間加入稀土金屬，當稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1650°C。

　　[0017]實施例4

　　含稀土金屬的不銹鋼合金，該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.04%, Cr 1%、C 0.04%、Au 0.6%、Μη 1.6%、Nb 0.7%、ff 0.4%、V 0.3%、P 0.03%，S 0.03%，Ru 0.12%、Re0.12%、Os 0.12%、Fe 余量。

　　[0018]實施例5

　　含稀土金屬的不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.03%, Cr 20%、C 0.03%、Au0.5%、Μη 1.5%、Nb 0.6%、ff 0.3%、V 0.1%、P 0.02%，S 0.02%，Ru 0.05%、Re 0.05%、Os

　　0.05%、Fe 余量。

　　[0019]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

　　【主權項】

　　1.一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其特征在于:該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.01-0.05%、Crl8-22%、C 0.01-0.04%、Au 0.2-1.2%、Μη 1.4-1.6%、Nb 0.5-0.8%、ff 0.1-0.5%、V 0.1-0.5%、P 0.01-0.04%，S 0.01-0.04%，Ru 0.01-0.2%、Re 0.01-0.2%、Os0.01-0.2%、Fe 余量。2.根據權利要求1所述的一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其特征在于:該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.02-0.04%、Cr 19-21%、C 0.02-0.04%、Au 0.4-0.6%、Μη 1.4-1.6%、Nb 0.5-0.7%、ff 0.2-0.4%、V 0.1-0.3%、P 0.01-0.03%，S 0.01-0.03%，Ru0.03-0.12%、Re 0.03-0.12%、Os 0.03-0.12%、Fe 余量。3.根據權利要求2所述的一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其特征在于:該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni 0.03%、Cr 20%、C 0.03%、Au 0.5%、Μη 1.5%、Nb 0.6%、W 0.3%、V 0.1%、P 0.02%，S 0.02%，Ru 0.05%、Re 0.05%、Os 0.05%、Fe 余量。4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其特征在于:所述的不銹鋼合金陪料后經過包裝入電爐進行熔化、造渣、預脫氧、合金化、調整成分、調整鋼液溫度、終脫氧、出鋼澆鑄而成；并且終脫氧后，出鋼澆鑄之間加入稀土金屬，當稀土金屬加入后立即澆鑄，澆鑄溫度控制在1620-1680°C。

　　【專利摘要】本發明公開了一種含稀土金屬的不銹鋼合金，其特征在于：該不銹鋼合金的組份及質量百分比為:Ni？0.01-0.05%、Cr18-22%、C？0.01-0.04%、Au？0.2-1.2%、Mn？1.4-1.6%、Nb？0.5-0.8%、W？0.1-0.5%、V？0.1-0.5%、P？0.01-0.04%，S？0.01-0.04%，Ru？0.01-0.2%、Re？0.01-0.2%、Os？0.01-0.2%、Fe？余量。本發明的不銹鋼具有高的耐腐蝕性及良好的機械性能及工藝性能，生產成本低。

　　【IPC分類】C22C38/46, C22C33/04, C22C38/58

　　【公開號】CN105256253

　　【申請號】CN201510720416

　　【發明人】姬勝國

　　【申請人】無棣向上機械設計服務有限公司

　　【公開日】2016年1月20日

　　【申請日】2015年10月30日

　　氣提法制備尿素的氣提管材料的制備方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明屬于金屬材料領域，設及一種用于c〇2氣提法制備尿素的氣提管材料的制 備方法。

　　【背景技術】

　　[0002] 尿素生產裝置中的氣提塔是尿素生產工藝過程中主要的設備之一。作為尿素生產 方法之一的二氧化碳氣提法，其氣提塔換熱管長一般為6m，其尿素裝置生產能力的大小一 般由氣提管數量多少而定。氣提管中溫度較高的尿素甲錠液中含有氨基甲酸根（C00NH2-)、 氯酸錠等離子，其對不誘鋼表面的純化膜有破壞作用，嚴重影響氣提管的壽命，因此為了提 高氣提管的壽命，除了從工藝上進行控制外，如在0)2中加入氧氣W提高鋼管表面的純化效 果，控制溫度，控制氨碳比、水碳比等，選擇耐腐蝕性能更為優異的氣提管材料也是一個非 常重要的措施。

　　[0003] 針對尿素生產工藝流程的要求，對于我國全循環法、荷蘭C〇2氣提法W及日本ACES 法，確定氣提管的成分為奧氏體不誘鋼，較早的牌號為00化17Nil4Mo2 (31化)，其腐蝕速率 0. 3-0. 5mm/年，目前廣泛采用耐腐蝕性能和強度更為優異的X2化25Ni22Mo2N，其腐蝕速率 小于0. 15mm/年。最近幾年又出現了工業純鐵W及錯材復合管，能夠進一步提高氣提管的 壽命，但是由于鐵與錯成本太高，導致其很難大規模的推廣應用。因此開發一種即具有優異 耐腐蝕性能、同時具備良好力學性能的低成本氣提管材料尤為重要。

　　【發明內容】

　　[0004] 本發明是在現有00化17Nil4Mo2和X2化25Ni22Mo2N合金成分的基礎上，充分利用 奧氏體的優異耐蝕性能和鐵素體的高強度，并通過控制合金元素的類型、含量W及熱處理 工藝來控制二者的比例，同時提高奧氏體相、鐵素體相自身的耐腐蝕性能，另外，通過減少 化和Mo在鐵素體中的擴散W及減少N在奧氏體中的擴散，減少奧氏體與鐵素體界面處的晶 間腐蝕，從而提高該材料的整體耐腐蝕性能。 陽0化]一種用于C〇2氣提法制備尿素的氣提管材料的制備方法，具體內容為：

　　[0006] 1)合金成分（wt%):C:0. 015-0. 03;Si:0. 4-0.8;Mn:2-3;P《0. 03;S《0. 001 ; Cr:30-33;Ni:7-8;Mo :2-4;W:1. 2-1.7;V:0. 10-0. 3;Nb:0. 06-0. 10 ;A1 :0. 03-0. 05;N: 0. 4-0.8;Cu:0. 5-1. 5,其余為化，其中Nb:A1=2 :1。

　　[0007] 2)采用真空感應烙煉母合金和電渣重烙相結合的工藝進行原材料的制備，感應 烙煉過程中氮元素采用氮化銘鐵的方式加入，氮化銘鐵應最后添加，添加前應保證爐內真 空低于10ipa，添加氮化銘鐵的同時充入氮氣進行保護，氮氣壓力控制在0. 5MPa，最后出鋼 誘注成電渣錠；誘注溫度應控制在1550-1600°C;電渣渣系成分Al2〇3為25-30% ;CaO為 35-40% ;氮化銘鐵（FeNCrlO-B)為 2. 5-5% ;氮化儘鐵 2. 5-5% ;CaF2為 20-35%。

　　[0008] 3)將電渣錠進行鍛造制巧，然后進行熱社成管巧棒材，再進行熱社穿孔最后冷社， 冷社后將管巧于1100°c-115(TC進行固溶退火，最后進行校直得到最終尺寸規格的成品氣 提管。

　　[0009] 采用上述材料成分和制造工藝，可W制造各種尺寸規格的氣提管，并且具有優異 的綜合性能，包括力學和耐腐蝕性能，因此可W在采用其他材質的厚度規格基礎上進一步 縮減厚度，達到節約原材料的目的。具體的性能如下表所示：

　　[0010]

　　【具體實施方式】： 柳川 （1)制備長度750mmx外徑28mmX壁厚2. 5mm氣提管

　　[0012] 首先按照合金成分配比稱取原材料，其中氮元素通過氮化銘鐵合金添加，合金成 分取中線值，即C:0. 02% ;Si:0. 6% ;Mn:2. 5%;Cr:32%;Ni:7. 5%;Mo:3% ;W:1. 45% ; V:0. 2% ;Nb:0. 08% ;A1 :0. 04% ;N:0. 6% ;Cu:l%，其余為化。將原材料采用真空感應爐 進行合金冶煉，烙煉加料過程中，應先將除氮化銘鐵和侶W外的原材料一起加入爐內進行 烙煉，氮化銘鐵最后添加，添加前應保證爐內真空低于10ipa，添加氮化銘鐵的同時充入氮 氣進行保護，氮氣壓力應控制為0. 5MPa，誘注溫度應控制在1550-1600°C。將烙煉合金錠 進行電渣重烙，電渣渣系成分仍然取中線值，即Al2〇3為27. 5% ;CaO為37. 5% ;氮化銘鐵 (化NCrlO-B)為3. 5% ;氮化儘鐵為4% ;CaF2為27. 5%。然后將電渣錠進行鍛造，鍛造溫 度為115(TC-118(TC，鍛造規格按照下一步熱社工序的熱社機規格確定。鍛造完成后，將鍛 造巧體熱社成管巧棒材，熱社溫度115(TC-118(TC，再進行熱社穿孔最后冷社，冷社后將管 巧于iiocrc-115(TC進行固溶退火，最后進行校直得到最終尺寸規格的成品氣提管。

　　[0013] 表1為采用上述合金成分和工藝所制備氣提管的性能。

　　[0014]

　　陽〇1引 似制備長度600mmX外徑50mmX壁厚10mm氣提管

　　[0016] 首先按照合金成分配比稱取原材料，其中氮元素通過氮化銘鐵合金添加，合金成 分取下限值：C:0. 015%;Si:0. 4%;Mn:2%;Cr:30%;Ni:7%;Mo 2%;V:0. 1%;佩： 0. 06% ;A1 :0. 03%;N:0. 4%;Cu:0. 5%，其余為化。將原材料采用真空感應爐進行合金冶 煉，烙煉加料過程中，應先將除氮化銘鐵W外的原材料一起加入爐內進行烙煉，氮化銘鐵最 后添加，添加前應保證爐內真空低于10ipa，添加氮化銘鐵的同時充入氮氣進行保護，氮氣 壓力控制在0. 5MPa，誘注溫度應控制在1550-1600°C。將烙煉合金錠進行電渣重烙，電渣渣 系成分Al2〇3為30 % ;CaO為40 %;氮化銘鐵（FeNCr10-B)為2. 5 %;氮化儘鐵2. 5 %;CaF2為 25%。然后將電渣錠進行鍛造，鍛造溫度為115(TC-118(TC，鍛造規格按照下一步熱社工序 的熱社機規格確定。鍛造完成后，將鍛造巧體熱社成管巧棒材，熱社溫度115(TC-118(TC， 再進行熱社穿孔最后冷社，冷社后將管巧于iiocrc-115(TC進行固溶退火，最后進行校直 得到最終尺寸規格的成品氣提管。

　　[0017] 表2為采用上述合金成分和工藝所制備氣提管的性能。

　　[0018]

　　[0019] 做制備長度SOOmmX外徑lOOmmX壁厚15mm氣提管

　　[0020] 首先按照合金成分配比稱取原材料，其中氮元素通過氮化銘鐵合金添加，合金成 分取上限值：C:0. 03% ;Si:0. 8% ;Mn:3%;Cr:33%;Ni:8%;Mo:4% ;W:1. 7% ;V:0. 3% ; Nb:0. 1% ;A1 :0. 05%;N:0. 8%;Cu:1. 5%，其余為化。將原材料采用真空感應爐進行合金 冶煉，烙煉加料過程中，應先將除氮化銘鐵W外的原材料一起加入爐內進行烙煉，氮化銘鐵 最后添加，添加前應保證爐內真空低于10ipa，添加氮化銘鐵的同時充入氮氣進行保護，氮 氣壓力控制在0. 5MPa，誘注溫度應控制在1550-1600°C。將烙煉合金錠進行電渣重烙，電渣 渣系成分Al2〇3為25% ;CaO為35% ;氮化銘鐵（FeNCrlO-B)為5% ;氮化儘鐵5% ;CaF2為 30%。然后將電渣錠進行鍛造，鍛造溫度為115(TC-118(TC，鍛造規格按照下一步熱社工序 的熱社機規格確定。鍛造完成后，將鍛造巧體熱社成管巧棒材，熱社溫度115(TC-118(TC， 再進行熱社穿孔最后冷社，冷社后將管巧于iiocrc-115(TC進行固溶退火，最后進行校直 得到最終尺寸規格的成品氣提管。

　　[0021] 表3為采用上述合金成分和工藝所制備氣提管的性能。

　　[0022]

　　【主權項】

　　1. 一種用于CO2氣提法制備尿素的氣提管材料的制備方法，其特征在于在已有奧氏體 不銹鋼的基礎上，設計了一種新的合金成分，并對相應的冶煉、電渣、鍛造、制管、熱處理關 鍵工序進行了設計和要求，內容包括： 1) 合金成分（Wt% ):C:0· 015-0. 03;Si:0· 4-0. 8 ;Mn:2-3;P彡 0· 03;S彡 0· 001 ; Cr:30-33;Ni:7-8;Mo:2-4 ;W: 1· 2-1. 7 ;V:0. 10-0. 3;Nb:0· 06-0. 10 ;A1 :0· 03-0. 05;N: 0· 4-0. 8;Cu:0· 5-1. 5,其余為Fe，其中Nb:A1=2 :1 ; 2) 采用真空感應熔煉母合金和電渣重熔相結合的工藝進行原材料的制備，感應熔煉過 程中氮元素采用氮化鉻鐵的方式加入，氮化鉻鐵要最后添加，添加前應保證爐內真空低于 10ipa，添加氮化鉻鐵的同時充入氮氣進行保護，氮氣壓力控制在0. 5MPa，最后出鋼澆注成 電渣錠； 3) 將電渣錠進行鍛造制坯，然后進行熱乳成管坯棒材，再進行熱乳穿孔最后冷乳，冷 乳后將管坯于ll〇〇°C-1150°C進行固溶退火，最后進行校直得到最終尺寸規格的成品氣提 管。2. -種用于C0 2氣提法制備尿素的氣提管材料的制備方法，其特征在于步驟2)所述澆 注溫度控制在1550-1600°C;熔煉過程中電渣渣系成分A1203為25-30%;CaO為35-40% ; 氮化鉻鐵FeNCrlO-Β為 2. 5-5% ;氮化錳鐵 2. 5-5% ;CaF2S20-35%。

　　【專利摘要】本發明提供一種CO2氣提法制備尿素的氣提管材料的制備方法，屬于金屬材料領域。目前氣提管的材料為奧氏體不銹鋼，包括00Cr17Ni14Mo2(316L)和耐腐蝕性能和強度較為優異的X2Cr25Ni22Mo2N。本發明是在現有合金成分的基礎上，充分利用奧氏體的優異耐蝕性能和鐵素體的高強度，設計了一種新的合金成分，通過減少Cr和Mo在鐵素體中的擴散以及減少N在奧氏體中的擴散，從而減少奧氏體與鐵素體界面處的晶間腐蝕，最終在提高材料強度的同時保證合金具有更優異的耐腐蝕性能。除了氣提管的合金成分外，本發明也同時確定了相應的電渣、穿孔以及熱處理工藝等關鍵制造工序。

　　【IPC分類】C21D8/10, C22C38/58, C22C33/06, C22B9/18

　　【公開號】CN105256254

　　【申請號】CN201510725452

　　【發明人】祁進坤, 方玉誠, 趙鋼, 寇曉磊, 任淑彬

　　【申請人】河北五維航電科技有限公司

　　【公開日】2016年1月20日

　　【申請日】2015年10月30日

　　一種高鉬含量無磁不銹鋼及其制造方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明屬于特殊鋼制造技術領域，特別是設及一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其 制造方法。

　　【背景技術】

　　[0002] 鉆井過程中由于地質環境的變化，井斜角度和方位不斷變化，為了防止在鉆探過 程中出現偏離目的層，要隨時對井斜角度和方位進行測量，保證鉆探沿預定方位準確到達 目的層，運就帶動了無磁不誘鋼在石油開采領域的應用，用無磁不誘鋼制成厚壁無磁鉆挺， 在鉆井作業中，使磁性羅盤處于其中，從而避免受附近的鐵磁性鉆柱影響，保證羅盤準確地 指示當地原來的地磁場方向，避免鉆采方向偏離預定的方向。

　　[0003] 隨著石油開采的發展，油氣開采向大斜度定向井、大位移水平井、從式井W及含 &5、0)2、化等油氣田發展。無磁鉆挺所接觸的環境介質越來越苛刻，要求無磁鉆挺用鋼具 有良好的強度、初性、磁性、耐腐蝕性能、疲勞強度和使用壽命。

　　[0004] 專利"CN104264071A"公開了 一種高性能無磁鉆挺用高氮奧氏體不誘鋼及其制 造方法，該專利所描述的無磁鋼的特征在于，各元素的重量百分比為：21. 5《化《22. 5， 0. 5《Mo《1. 5，C《0. 04，0. 65《N《0. 75， 0. 4《佩《0. 5， 1. 95《Ni《2. 05， 16. 0《Μη《17. 0，Si《0. 2，P《0. 02，S《0. 01，余量為化。該專利的優點是：①保 持了較高的N元素含量，可W有效提高材料的強度；②點蝕指數PRE> 33,具有良好的耐腐 蝕性能。該專利的缺點是：①較高的N含量無法通過常規工藝進行冶煉，冶煉工藝控制難度 大；②化、Μη、Mo等鐵素體元素偏高，奧氏體形成元素Ni含量偏低，無法與鐵素體形成元素 平衡，組織穩定性差；③N含量偏高，Ni含量偏低，在冶煉凝固過程中，容易形成氮氣孔，使 鋼的使用性能下降；④其制造工藝僅有熱加工工藝，無法獲得較好的組織結構，產品的抗疲 勞性能差，產品使用壽命短。

　　[0005] 專利"CN101311290A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：采用電 爐-LFV精煉或者電爐-A0D精煉-LFV精煉冶煉鋼錠，然后鋼錠經80%變形量的預鍛，然后 在低于800°C條件下，進行20%變形量的鍛造。鋼錠的化學成分重量百分比為：C《0. 12， Si《1.5, 14. 5《Mn《16. 5，S《0. 01，P《0. 03,15. 1《化《16，Ni《0. 9，Mo《0. 7， Nb《 0. 35, 0.250.5,余量為化。該專利的優點是：①N含量低，通過常規的生產工 藝容易實現，工藝操作性強；②生產流程短，成本低。該專利的缺點是：①碳含量高，點蝕指 數PRE《27,耐腐蝕性能差，不能在腐蝕介質環境中使用；②N含量偏低，屈服強度低，材料 硬度低，不能在惡劣環境中使用，產品使用壽命短。

　　[0006] 專利"CN101660109A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：采用電 爐-A0D精煉-ESR精煉冶煉鋼錠，然后鋼錠經兩次不同溫度的鍛造成型。鋼錠的化學成分重 量百分比為：C《0.03，Si《1，18《Μη《22，S《0.03，P《0.045, 13《化《18. 5， 0. 4《Ni《3，0. 4《Mo《0. 8，佩《0. 1，0. 25《N《0. 6,余量為化。該專利的優點 是：①采用電爐-AOD精煉-ESR精煉Ξ聯工藝，鋼錠的純凈度提高，有利于提高材料的耐腐 蝕性能，材料的利用率提高；②通過冷變形強化提高了材料的強度，可W彌補N含量不足對 材料強度的影響。該專利的缺點是：①Mo含量偏低，材料局部耐腐蝕性能差；②點蝕指數 PRE最小值為19,無法保證材料的耐腐蝕性能；③材料的強度低，硬度低，不能在惡劣環境 中使用；④沒有對材料的抗疲勞性能進行評價，產品使用壽命短。

　　[0007] 專利"CN102925821A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：鋼 錠通過高溫、中溫兩次鍛造成型。鋼錠的化學成分重量百分比為：C《0.05，Si《1， 15《Mn《19,S《0. 01，P《0. 03，17《Cr《19, 0. 4《Ni《0. 8，0. 4《M〇《0. 8， 0. 0005《B《0. 0025, 0. 4《N《0. 6,余量為化。該專利的優點是：①通過高溫、中溫變 形強化提高了材料的強度，可W彌補N含量不足對材料強度的影響。該專利的缺點是：①點 蝕指數PRE較低，無法保證材料具有良好的耐腐蝕性能；②材料的強度低，硬度低，不能在 惡劣環境中使用；③沒有對材料的抗疲勞性能進行評價，產品使用壽命短。

　　【發明內容】

　　[0008] 為克服現有技術的不足，本發明的目的是提出一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其 制造方法。

　　[0009] 本發明為完成上述目的采用如下技術方案： 一種具有高鋼含量無磁不誘鋼，所述無磁不誘鋼由鋼錠鍛造而成；所述鋼錠的元素組 成及重量百分比為：C《0. 06%、Si《0. 5%、S《0. 01%、P《0. 02%、19%《Cr《20〇/〇、 19〇/〇《Μη《20〇/〇、1.5〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、0. 03〇/〇《佩《0. 05〇/〇、 3〇/〇《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余為不可避免的雜質和化。

　　[0010]所述鋼錠的元素組成及重量百分比為：C《0. 035%、Si《0. 35%、S《0. 006%、 P《0. 018〇/〇、19〇/〇《Cr《20〇/〇、19〇/〇《Μη《20〇/〇、1. 7〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、 0. 03%《佩《0. 05%、3%《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余為不可避免的雜 質和化。

　　[0011] 鍛造上述高鋼含量無磁不誘鋼的制造方法，其具體步驟如下： 1) 均勻化處理：將鋼錠放入電阻爐中加熱至1200°c-1250°c進行均勻化退火，使鋼錠 不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫；均勻化退火的時間選 取的原則為：直徑為260mm的鋼錠均勻化處理時間為20-24小時，鋼錠直徑每增加100mm， 均勻化處理時間增加12-15小時； 2) 鋼錠熱鍛開巧成型：將均勻化處理后的鋼錠放入加熱爐中進行鍛造加熱，鍛造溫度 范圍為：950°C-1220°C;保溫4-5小時后快速出加熱爐，并在2000噸W上油壓機上進行熱 鍛開巧；熱鍛開巧經過墳粗和拔長，鍛造至所需尺寸的巧料，其中，墳粗比Ri> 1. 8,拔長比 R2> 2. 2,總鍛造比R> 4 ;然后巧料快速水冷至室溫，減少析出相數量；墳粗比R1為墳粗前 巧料的高度與墳粗后巧料的高度比值，拔長比R2為拔長前巧料的截面積與拔長后巧料的截 面積比值，總鍛造R=Ri+R2-1 ; 3)巧料固溶處理：將步驟2)中熱鍛開巧成型的巧料在iooo°c-iiocrc下保溫，進行 固溶處理，使巧料溫度均勻化，并使步驟2)中的析出相充分溶解；固溶處理時間根據巧料 的最大厚度進行選擇，固溶處理的時間7-8min/10mm; 4)冷變形強化：對固溶處理后的巧料在400°C-500°C的溫度下進行冷變形強化，冷變 形強化的變形量為10%~18%，其中，變形量為巧料變形前后截面積的差值與巧料原始截面 積的比值； 5)將冷變形強化后的巧料冷卻至室溫。

　　[0012] 均勻化處理溫度范圍為1200°C-1250°C。

　　[001引鍛造溫度范圍為1150-1220°c。

　　[0014] 固溶處理溫度范圍為：1000°C-1100°c。

　　[0015] 冷變形強化溫度范圍為400-500°C。

　　[0016] 冷變形強化的變形量為10%~18%。

　　[0017] 所述的鋼錠通過中頻感應爐初煉、氣氧脫碳（A0D)爐精煉、電渣重烙（ESR)精煉 Ξ聯工藝冶煉而成。

　　[0018] 本發明提出的一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其制造方法，采用上述技術方

　　案， 具有如下有益效果： (1)通過優于成分設計，提高Μη、化元素的含量，將鋼中的N含量重量百分比提高至 0. 6%W上；Mo和Ν可W形成表面陣列W抑制純化膜的溶解，提高Mo元素的含量，使鋼的點 蝕當量大于33,可W顯著提高材料的耐點蝕性能，具有優異的耐腐蝕性能；通過添加V、Nb 微量元素，細化晶粒，提高了材料的強度、初性；將氧含量重量百分比降低至0. 004%W下， 使鋼具有良好的熱加工性能和初性；通過匹配化、Mo、化、Mn、N等元素的含量，保證鋼液在 凝固過程中經過單相奧氏體區，避免在凝固和鍛造過程中形成鐵素體相，提高了材料的無 磁性能。

　　[0019] (2)通過均勻化處理、熱鍛開巧、固溶處理、冷變形強化等工藝生產出高強度、高初 性、高疲勞強度、高耐腐蝕性的單相奧氏體無磁鉆挺用鋼，產品的屈服強度和抗拉強度大于 lOOOMPa，沖擊初性大于200J，相對磁導率小于1. 003,耐腐蝕性能滿足ASTMA262標準和 API美國石油學會要求，材料施加552MPa應力，循環彎曲疲勞強度達到5. 6X105次，各項性 能指標達到進口產品水平，該技術具有明顯的經濟效益； (3)采用常規的中頻感應爐初煉、氣氧脫碳(A0D)爐精煉、電渣重烙（ESR)精煉Ξ聯工 藝冶煉出高鋼、高氮、低氧含量的單相奧氏體無磁不誘鋼鋼錠，降低了材料的生產成本。

　　【附圖說明】

　　[0020] 圖1為實施例中編號為A的無磁鋼鍛造試樣的微觀形貌。

　　[0021] 圖2為實施例中編號為B的無磁鋼鍛造試樣的微觀形貌。

　　[0022] 圖3為實施例中編號為C的無磁鋼鍛造試樣的微觀形貌。

　　[0023] 圖4為實施例中編號為D的無磁鋼鍛造試樣的微觀形貌。

　　【具體實施方式】

　　[0024] 結合附圖和具體實施例對本發明加W說明： 實施例1 第一、采用中頻感應爐初煉、氣氧脫碳（A0D)爐精煉直徑為310mm、長度為3100mm的 電極，將電極表面的氧化皮清理干凈，然后，進行電渣重烙（ESR)冶煉直徑為450mm、長度為 1300mm、重量為1700kg的鋼錠，電渣重烙工藝為： 1)選用的渣料組元和重量百分比為： CaFz62%，AI2O315%，CaO15%，Si〇23%，MgO5%，渣料為 70kg，渣料烘烤溫度為 800°C，烘 烤時間為8小時； 。將烘烤好的渣系按照化F2、MgO、Si〇2、化0、A!203的順序加入到結晶器中，引弧造渣， 化渣時間40分鐘； 3) 將自耗電極移至液態渣池內，開始電渣重烙，并根據電極烙化速度為350kg/h; 4) 脫模時間為50分鐘，脫模后空冷至室溫； 5) 清除鋼錠表面肉眼可見的裂紋、夾渣等缺陷。

　　[0025] 第二，將鋼錠裝入箱式電阻爐中，升溫至1200。保溫54小時，進行均勻化退火， 使鋼錠不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫； 第Ξ，將均勻化處理過的鋼錠裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1150°C，保溫4. 5小時后快 速出爐，采用2500噸油壓機將鋼錠墳粗至700mm高； 第四，將墳粗后的鋼錠采用2500噸油壓機將墳粗后的鋼錠拔長成外圓為280mm的圓 棒，終鍛溫度大于950°C; 第五，將上步鍛造圓棒裝入天熱氣加熱爐中，升溫至115(TC，快速出爐，采用1800噸徑 鍛機快將圓棒外圓速鍛造至Φ155mm，終鍛溫度大于950°C; 第六，將鍛造完畢的圓棒裝入箱式電阻爐中，升溫至l〇〇〇°C，保溫3小時后，溶解棒料 微觀組織中的析出相，快速出爐水澤至室溫，阻止析出相二次形成； 第屯，將固溶處理后的棒料裝入箱式電阻爐中，升溫至400°C，保溫2. 5小時，出爐后采 用1800噸徑鍛機將棒料外圓鍛造至Φ142mm，變形強化量為15% ;棒料灰料冷至室溫； 第八，車棒料外圓見光，按照JB/T4730-2005標準進行超聲波探傷和滲透探傷，棒料 屯、部、表面無裂紋，符合I級標準要求； 第九，在棒材兩端面取樣進行力學、腐蝕、磁導率等性能檢測，性能合格后加工成所需 規格的無磁鉆挺。

　　[0026] 本發明實施例無磁鋼錠的化學成分如表1所示，其中，A為本發明制造材料，1~5 為對比材料（1~4為國內材料，5為進口材料)。

　　[0027]注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。 [002引從表1可W看出，本發明實施例的無磁不誘鋼鋼具有較高的Mo元素含量和抗點蝕 當量值，具有優異的耐腐蝕性能，N含量重量百分比小于0. 65%，控制合理，具有良好的工藝 適應性，容易實現批量生產。

　　[0029] 本發明實施例無磁鋼鍛造圓棒的力學性能和磁導率值如表2所示，其中，A為本發 明制造材料，1~5為對比材料，1~4為國內材料，5為進口材料。可W看出，本發明實施 例的無磁鋼鍛造圓棒的屈服強度大于lOOOMPa，抗拉強度大于lOOOMPa，斷后延伸率為28%， 斷面收縮率為72%，室溫下V型缺口試樣沖擊初性為210J，布氏硬度為372,相對磁導率μf 為1.001。本發明無磁鋼性能滿足APISPEC7《旋轉式鉆桿設備的規范》無磁鉆挺的使用 要求；材料施加552MPa應力，循環彎曲疲勞強度達到5. 5X1〇5次，達到進口材料水平。

　　[0030]注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。 [003。根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法A法》，將編號為 A的鍛造試樣置于草酸與高純水質量比為10:90的電解液中，在電流密度為lA/cm2的條 件下電解侵蝕90s，用500倍金相顯微鏡觀察電解后的試樣表面形貌為臺階狀結構，如圖1 所示。根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法E法》，編號為A的 鍛造試樣在銅-硫酸-硫酸銅溶液中煮沸24小時后，采用直徑為試樣厚度的壓頭對試樣彎 曲180,空白試樣直接彎曲180,試樣彎曲部位外表面均未產生裂紋，未發生晶間腐蝕現象。 可見，本發明無磁鋼具有良好的耐腐蝕性能。

　　[00礎實施例2 第一、采用中頻感應爐初煉、氣氧脫碳（A0D)爐精煉直徑為310mm、長度為3100mm的 電極，將電極表面的氧化皮清理干凈，然后，進行電渣重烙（ESR)冶煉直徑為450mm、長度為 1300mm、重量為1700kg的鋼錠，電渣重烙工藝為： 1)選用的渣料組元和重量百分比為： CaFz65%，Al20315%，CaO10%，Si024%，MgO6%，渣料為 70kg，渣料烘烤溫度為 800°C，烘 烤時間為9小時； 。將烘烤好的渣系按照化Fz、MgO、Si02、化0、A!203的順序加入到結晶器中，引弧造渣， 化渣時間45分鐘； 3)將自耗電極移至液態渣池內，開始電渣重烙，并根據電極烙化速度為360kg/h; 4) 脫模時間為50分鐘，脫模后空冷至室溫； 5) 清除鋼錠表面肉眼可見的裂紋、夾渣等缺陷。

　　[0033] 第二，將鋼錠裝入箱式電阻爐中，升溫至1230°C，保溫53小時，進行均勻化退火， 使鋼錠不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫； 第Ξ，將均勻化處理過的鋼錠裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1180°C，保溫4. 5小時后快 速出爐，采用2500噸油壓機將鋼錠墳粗至670mm高； 第四，將墳粗后的鋼錠采用2500噸油壓機將墳粗后的鋼錠拔長成外圓為300mm的圓 棒，終鍛溫度大于950°C; 第五，將上步鍛造圓棒裝入天熱氣加熱爐中，升溫至118(TC，快速出爐，采用1800噸徑 鍛機快將圓棒外圓速鍛造至Φ185mm，終鍛溫度大于950°C; 第六，將鍛造完畢的圓棒裝入箱式電阻爐中，升溫至1060°C，保溫3小時后，溶解棒料 微觀組織中的析出相，快速出爐水澤至室溫，阻止析出相二次形成； 第屯，將固溶處理后的棒料裝入箱式電阻爐中，升溫至420°C，保溫3小時

　　，出爐后采用 1800噸徑鍛機將棒料外圓鍛造至Φ175mm，變形強化量為12.8% ;棒料灰料冷至室溫； 第八，車棒料外圓見光，按照JB/T 4730-2005標準進行超聲波探傷和滲透探傷，棒料 屯、部、表面無裂紋，符合I級標準要求； 第九，在棒材兩端面取樣進行力學、腐蝕、磁導率等性能檢測，性能合格后加工成所需 規格的無磁鉆挺。

　　[0034] 本發明實施例無磁鋼錠的化學成分如表3所示，其中，B為本發明制造材料，1~5 為對比材料（1~4為國內材料，5為進口材料)。

　　[0035] 注：1為專利CN 104264071A中材料，2為專利CN 101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN 102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。

　　[0036] 從表3可W看出，本發明實施例的無磁不誘鋼鋼具有較高的Mo元素含量和抗點蝕 當量值，具有優異的耐腐蝕性能，N含量重量百分比小于0. 65%，控制合理，具有良好的工藝 適應性，容易實現批量生產。

　　[0037] 本發明實施例無磁鋼鍛造圓棒的力學性能和磁導率值如表4所示，其中，B為本發 明制造材料，1~5為對比材料，1~4為國內材料，5為進口材料?？蒞看出，本發明實施 例的無磁鋼鍛造圓棒的屈服強度大于lOOOMPa，抗拉強度大于lOOOMPa，斷后延伸率為30%， 斷面收縮率為73%，室溫下V型缺口試樣沖擊初性為260J，布氏硬度為355,相對磁導率 為1.002。本發明無磁鋼性能滿足APISPEC7《旋轉式鉆桿設備的規范》無磁鉆挺的使用 要求；材料施加552MPa應力，循環彎曲疲勞強度達到5. 4X1〇5次，達到進口材料水平。

　　[0038] 注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。

　　[0039] 根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法A法》，將編號為 B的鍛造試樣置于草酸與高純水質量比為10:90的電解液中，在電流密度為lA/cm2的條 件下電解侵蝕90s，用500倍金相顯微鏡觀察電解后的試樣表面形貌為臺階狀結構，如圖2 所示。根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法E法》，編號為B的 鍛造試樣在銅-硫酸-硫酸銅溶液中煮沸24小時后，采用直徑為試樣厚度的壓頭對試樣彎 曲180,空白試樣直接彎曲180,試樣彎曲部位外表面均未產生裂紋，未發生晶間腐蝕現象； 可見，本發明無磁鋼具有良好的耐腐蝕性能。

　　[0040] 實施例3 第一、采用中頻感應爐初煉、氣氧脫碳（AOD)爐精煉直徑為310mm、長度為3100mm的 電極，將電極表面的氧化皮清理干凈，然后，進行電渣重烙（ESR)冶煉直徑為450mm、長度為 1300mm、重量為1700kg的鋼錠，電渣重烙工藝為： 1)選用的渣料組元和重量百分比為： CaFzSS%，AI2O314%，CaO12%，Si〇22%，MgO5%，渣料為 70kg，渣料烘烤溫度為 800°C，烘 烤時間為10小時； 。將烘烤好的渣系按照化Fz、MgO、Si〇2、化0、A!203的順序加入到結晶器中，引弧造渣， 化渣時間50分鐘； 3) 將自耗電極移至液態渣池內，開始電渣重烙，并根據電極烙化速度為370kg/h; 4) 脫模時間為50分鐘，脫模后空冷至室溫； 5) 清除鋼錠表面肉眼可見的裂紋、夾渣等缺陷。

　　[0041] 第二，將鋼錠裝入箱式電阻爐中，升溫至1240°C，保溫52小時，進行均勻化退火， 使鋼錠不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫； 第Ξ，將均勻化處理過的鋼錠裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1200°C，保溫4. 5小時后快 速出爐，采用2500噸油壓機將鋼錠墳粗至640mm高； 第四，將墳粗后的鋼錠采用2500噸油壓機將墳粗后的鋼錠拔長成外圓為400mm的圓 棒，終鍛溫度大于950°C; 第五，將上步鍛造圓棒裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1200°C，快速出爐，采用1800噸徑 鍛機快將圓棒外圓速鍛造至Φ220mm，終鍛溫度大于950°C; 第六，將鍛造完畢的圓棒裝入箱式電阻爐中，升溫至1080°C，保溫3小時后，溶解棒料 微觀組織中的析出相，快速出爐水澤至室溫，阻止析出相二次形成； 第屯，將固溶處理后的棒料裝入箱式電阻爐中，升溫至450°C，保溫3小時，出爐后采用 1800噸徑鍛機將棒料外圓鍛造至Φ205mm，變形強化量為13% ;棒料灰料冷至室溫； 第八，車棒料外圓見光，按照JB/T4730-2005標準進行超聲波探傷和滲透探傷，棒料 屯、部、表面無裂紋，符合I級標準要求； 第九，在棒材兩端面取樣進行力學、腐蝕、磁導率等性能檢測，性能合格后加工成所需 規格的無磁鉆挺。

　　[0042] 本發明實施例無磁鋼錠的化學成分如表5所示，其中，C為本發明制造材料，1~5 為對比材料（1~4為國內材料，5為進口材料)。

　　[0043] 注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。

　　[0044] 從表5可W看出，本發明實施例的無磁不誘鋼鋼具有較高的Mo元素含量和抗點蝕 當量值，具有優異的耐腐蝕性能，N含量重量百分比小于0. 65%，控制合理，具有良好的工藝 適應性，容易實現批量生產。

　　[0045] 本發明實施例無磁鋼鍛造圓棒的力學性能和磁導率值如表6所示，其中，C為本發 明制造材料，1~5為對比材料，1~4為國內材料，5為進口材料?？蒞看出，本發明實施例 的無磁鋼鍛造圓棒的屈服強度大于lOOOMPa，抗拉強度大于lOOOMPa，斷后延伸率為28%，斷 面收縮率為71%，室溫下V型缺口試樣沖擊初性為225J，布氏硬度為360,相對磁導率μf為 1.001間。本發明無磁鋼性能滿足APISPEC7《旋轉式鉆桿設備的規范》無磁鉆挺的使用 要求；材料施加552MPa應力，循環彎曲疲勞強度達到5. 2X1〇5次，達到進口材料水平。

　　[0046] 注：1為專利CN 104264071A中材料，2為專利CN 101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN 102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。

　　[0047] 根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法A法》，將編號為 C的鍛造試樣置于草酸與高純水質量比為10 :90的電解液中，在電流密度為lA/cm2的條 件下電解侵蝕90s，用500倍金相顯微鏡觀察電解后的試樣表面形貌為臺階狀結構，如圖3 所示。根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法E法》，編號為C的 鍛造試樣在銅-硫酸-硫酸銅溶液中煮沸24小時后，采用直徑為試樣厚度的壓頭對試樣彎 曲180,空白試樣直接彎曲180,試樣彎曲部位外表面均未產生裂紋，未發生晶間腐蝕現象。 可見，本發明無磁鋼具有良好的耐腐蝕性能。

　　[004引 實施例4 第一、采用中頻感應爐初煉、氣氧脫碳（A0D)爐精煉直徑為310mm、長度為3100mm的 電極，將電極表面的氧化皮清理干凈，然后，進行電渣重烙（ESR)冶煉直徑為450mm、長度為 1300mm、重量為1700kg的鋼錠，電渣重烙工藝為： 1)選用的渣料組元和重量百分比為： CaFz 57%，AI2O320%，Ca015%，Si023%，MgO 5%，渣料為70kg，渣料烘烤溫度為800°C，烘 烤時間為10小時； 。將烘烤好的渣系按照CaFz、MgO、Si02、CaO、A!203的順序加入到結晶器中，引弧造渣， 化渣時間50分鐘； 3)將自耗電極移至液態渣池內，開始電渣重烙，并根據電極烙化速度為390kg/h; 4) 脫模時間為50分鐘，脫模后空冷至室溫； 5) 清除鋼錠表面肉眼可見的裂紋、夾渣等缺陷。

　　[0049] 第二，將鋼錠裝入箱式電阻爐中，升溫至1250°C，保溫50小時，進行均勻化退火， 使鋼錠不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫； 第Ξ，將均勻化處理過的鋼錠裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1220°C，保溫5小時后快速 出爐，采用2500噸油壓機將鋼錠墳粗至580mm高； 第四，將墳粗后的鋼錠采用2500噸油壓機將墳粗后的鋼錠拔長成外圓為560mm的圓 棒，終鍛溫度大于950°C; 第五，將上步鍛造圓棒裝入天熱氣加熱爐中，升溫至1220°C，快速出爐，采用1800噸徑 鍛機快將圓棒外圓速鍛造至〇310mm，終鍛溫度大于950°C; 第六，將鍛造完畢的圓棒裝入箱式電阻爐中，升溫至iiocrc，保溫3小時后，溶解棒料 微觀組織中的析出相，快速出爐水澤至室溫，阻止析出相二次形成； 第屯，將固溶處理后的棒料裝入箱式電阻爐中，升溫至500°C，保溫3小時，出爐后采用 1800噸徑鍛機將棒料外圓鍛造至Φ285mm，變形強化量為15% ;棒料灰料冷至室溫； 第八，車棒料外圓見光，按照JB/T4730-2005標準進行超聲波探傷和滲透探傷，棒料 屯、部、表面無裂紋，符合I級標準要求； 第九，在棒材兩端面取樣進行力學、腐蝕、磁導率等性能檢測，性能合格后加工成所需 規格的無磁鉆挺。

　　[0050] 本發明實施例無磁鋼錠的化學成分如表7所示，其中，D為本發明制造材料，1~ 5為對比材料（1~4為國內材料，5為進口材料)。

　　[005。 注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。

　　[0052] 從表7可W看出，本發明實施例的無磁不誘鋼鋼具有較高的Mo元素含量和抗點蝕 當量值，具有優異的耐腐蝕性能，N含量重量百分比小于0. 65%，控制合理，具有良好的工藝 適應性，容易實現批量生產。

　　[0053] 本發明實施例無磁鋼鍛造圓棒的力學性能和磁導率值如表8所示，其中，D為本 發明制造材料，1~5為對比材料，1~4為國內材料，5為進口材料。可W看出，本發明實 施例的無磁鋼鍛造圓棒的屈服強度大于lOOOMPa，抗拉強度大于lOOOMPa，斷后延伸率為 27. 5%，斷面收縮率為70%，室溫下V型缺口試樣沖擊初性為220J，布氏硬度為370,相對磁導 率μf為1.001。本發明無磁鋼性能滿足APISPEC7《旋轉式鉆桿設備的規范》無磁鉆挺 的使用要求；材料施加552MPa應力，循環彎曲疲勞強度達到5. 3X1〇5次，達到進口材料水 平。

　　[0054] 注：1為專利CN104264071A中材料，2為專利CN101311290A中材料，3為專利CN 101660109A中材料，4為專利CN102925821A中材料，5為美國Jorgensen公司進口材料。 [005引根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法A法》，將編號為 D的鍛造試樣置于草酸與高純水質量比為10:90的電解液中，在電流密度為lA/cm2的條 件下電解侵蝕90s，用500倍金相顯微鏡觀察電解后的試樣表面形貌為臺階狀結構，如圖4 所示。根據ASTMA262《檢測奧氏體不誘鋼晶間腐蝕敏感度的標準方法E法》，編號為D的 鍛造試樣在銅-硫酸-硫酸銅溶液中煮沸24小時后，采用直徑為試樣厚度的壓頭對試樣彎 曲180,空白試樣直接彎曲180,試樣彎曲部位外表面均未產生裂紋，未發生晶間腐蝕現象。 可見，本發明無磁鋼具有良好的耐腐蝕性能。

　　【主權項】

　　1. 一種具有高鉬含量無磁不銹鋼，所述無磁不銹鋼由鋼錠鍛造而成；其特征 在于：所述鋼錠的元素組成及重量百分比為：C彡0.06%、Si彡0.5%、S彡0.01%、 P彡 0. 02%、19% 彡Cr彡 20%、19% 彡Μη彡 20%、1. 5% 彡Mo彡 2. 5%、0. 03% 彡V彡 0. 08%、 0· 03%彡Nb彡0· 05%、3%彡Ni彡5%、0· 6%彡N彡0· 65%、0彡0· 004%，其余為不可避免的雜 質和Fe。2. 如權利要求1所述的一種具有高鉬含量無磁不銹鋼，其特征在于：所述鋼錠的元素 組成及重量百分比為：C彡0· 035%、Si彡0· 35%、S彡0· 006%、P彡0· 018%、19%彡Cr彡20%、 19%彡Μη彡20%、1.7%彡Mo彡2. 5%、0.03%彡V彡0.08%、0.03%彡Nb彡0.05%、 3%彡Ni彡5%、0. 6%彡N彡0. 65%、0彡0. 004%，其余為不可避免的雜質和Fe; 鍛造權利要求1所述高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：制造方法的具體 步驟如下： 1) 均勻化處理：將鋼錠放入電阻爐中加熱至1200°C-1250°C進行均勻化退火，使鋼錠 不同部位的〇、附、1〇』等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫；均勻化退火的時間選 取的原則為：直徑為260mm的鋼錠均勻化處理時間為20-24小時，鋼錠直徑每增加100mm， 均勻化處理時間增加12-15小時； 2) 鋼錠熱鍛開坯成型：將均勻化處理后的鋼錠放入加熱爐中進行加熱，鍛造溫度范圍 為：950°C-1220°C;保溫4-5小時后快速出加熱爐，并在2000噸以上油壓機上進行熱鍛開 坯，為了保證產品的性能均勻性，提高使用性能，熱鍛開坯經過墩粗和拔長，鍛造至所需尺 寸的坯料，其中，墩粗比札彡1. 8,拔長比R2> 2. 2,總鍛造比R彡4 ;然后坯料快速水冷至 室溫，減少析出相數量；墩粗比&為墩粗前坯料的高度與墩粗后坯料的高度比值，拔長比R2 為拔長前坯料的截面積與拔長后坯料的截面積比值，總鍛造R=RdR2-l; 3) 坯料固溶處理：將步驟2)中鍛造成型的坯料在1000°C-1KKTC下保溫，進行固溶處 理，使坯料溫度均勻化，并使步驟2)中的析出相充分溶解；固溶處理時間根據坯料的最大 厚度進行選擇，固溶處理的時間7-8min/10mm; 4) 冷變形強化：對固溶處理后的坯料在400°C_500°C的溫度下進行冷變形強化，冷變 形強化的變形量為10%~18%，其中，變形量為坯料變形前后截面積的差值與坯料原始截面 積的比值； 5) 將冷變形強化后的坯料冷卻至室溫。3. 如權利要求3所述的一種高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：均勻化處 理溫度范圍為1200°C-1250°C。4. 如權利要求3所述的一種高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：熱鍛開坯 溫度范圍為1150°C-1220°C。5. 如權利要求3所述的一種高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：固溶處理 溫度范圍為：1000°C-1100°C。6. 如權利要求3所述的一種高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：冷變形強 化溫度范圍為400°C-500°C。7. 如權利要求3所述的一種高鉬含量無磁不銹鋼的制造方法，其特征在于：冷變形強 化的變形量為10%~18%。

　　【專利摘要】本發明屬于特殊鋼制造技術領域，涉及一種具有高鉬含量無磁不銹鋼及其制造方法。提出的一種具有高鉬含量無磁不銹鋼由鋼錠鍛造而成；鋼錠的元素組成及重量百分比為：C≤0.06%、Si≤0.5%、S≤0.01%、P≤0.02%、19%≤Cr≤20%、19%≤Mn≤20%、1.5%≤Mo≤2.5%、0.03%≤V≤0.08%、0.03%≤Nb≤0.05%、3%≤Ni≤5%、0.6%≤N≤0.65%、O≤0.004%，其余為不可避免的雜質和Fe。本發明提高了材料的強度、韌性和疲勞強度；保證鋼液在凝固過程中經過單相奧氏體區，避免在凝固和鍛造過程中形成鐵素體相，提高了材料的無磁性能。

　　【IPC分類】C22C38/58, C21D6/00, C21D8/00

　　【公開號】CN105256255

　　【申請號】CN201510745198

　　【發明人】王新鵬, 王靈水, 范芳雄, 楊俊峰

　　【申請人】洛陽雙瑞特種裝備有限公司

　　【公開日】2016年1月20日

　　【申請日】2015年11月6日