專利名稱：一種新型超級奧氏體6Mo型不銹鋼的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種金屬材料，特別涉及一種新型超級奧氏體6Mo型不銹鋼。

　　背景技術：

　　通常的不銹鋼是指在某種環境條件下具有一定抗腐蝕破壞能力的鐵基金屬結構 材料。Cr是獲得耐腐蝕性的基本元素，除Cr外，常用的合金元素還有Ni、Mo、Mn、 Ti、Nb、Cu、N等。不同的成分設計可以獲得不同的組織和性能，以滿足不同用途的需 要。從目前用量最廣的奧氏體不銹鋼看來，由于具有一定的強度、良好的韌塑性、弱磁 性，以及優異的冷熱成型性能，在各種工業領域得到了廣泛的應用。世界奧氏體不銹鋼 的產量和用量一直約占不銹鋼總產量及用量的70%。奧氏體不銹鋼從18Cr-8Ni開始， 不斷發展演變，形成Cr-Ni (即300系)、Cr-Mn-Ni (即200系)和高Cr高Ni (或高Mo) 超級不銹鋼系列。300系是在18Cr_8Ni的基礎上直接演變的，含有約18%的Cr、8% 15%的Ni、約0.1%的C，少量的Mn、Si或Mo及其它微量元素。在300系的基礎上， 通過提高Mn含量、降低Ni含量，添加(或提高)N含量，可得到200系。對于腐蝕較為 苛刻的場合，比如高濃度氯離子介質或海水等環境，普通不銹鋼已不能滿足使用要求， 往往需要選用高Cr、高Ni、高Mo的超級不銹鋼。超級不銹鋼作為介于普通不銹鋼與鎳 基合金之間的佼佼者，Cr或Ni含量一般都達18 26%，Mo含量則達4 8%，點蝕當 量 PRE (PRE=% Cr+3.3X (% Mo+0.5X % W)+16 X % N)大于 40 (甚至大于 42)。通常 將這種PRE當量大于42的超級不銹鋼也稱為6Mo型不銹鋼。6Mo型不銹鋼最先是由國 外開發的(目前國內還沒有獨立自主知識產權的牌號)。為了獲得良好的點蝕能力而開發的具有相對較高Cr、Mo含量的奧氏體不銹鋼 自1970年起就陸續有專利出來，比如美國專利U.S.Pat.No.3547625、U.S.Pat.No.3716353 和U.S.Pat.No.3129120等，但較高的Mo含量會導致不銹鋼的熱加工性能嚴重惡化。1977 年美國專利U.S.Pat.No.4007038公布了提高高Mo含量、高耐點蝕性不銹鋼熱加工性能的 方法。不過這期間并沒有成功商業牌號推出。直到1978年瑞典Avesta公司申報了世 界第一個6Mo型不銹鋼的專利(專利號U.S.Pat.No.4,078,920)，并在市場上成功推出了 254SMO,在當時高合金不銹鋼市場中備受青睞。不過該不銹鋼在熱加工性能上具有先天 不足。1982年Carpenter技術公司申報了 20MO-6合金專利(專利號U.S.Pat.No.4,201,575， 實質上是在20Cb的基礎改進的)，其Ni含量高達33-37%。1985年Allegheny Ludlum鋼 鐵公司申報AL-6XN合金專利(專利號U.S.Pat.No.4545826)，其Ni含量高達20-30%。 1992年Avesta公司在254SMO基礎上提高Cr、Ni、Mo、N含量，推出了更高級別的合金 654SMO (專利號 U.S.Pat.No.5141705)。此外 SpecialMetals 公司推出的 25_6Mo、25-5HN 合金也屬于超級奧氏體6Mo型不銹鋼。上述6Mo型不銹鋼各有優點，但在同等條件下， 254SMO無疑有較高的性價比，但加工性能較差一定程度上限制了其應用。新合金主要是在現有6Μο型不銹鋼的基礎上優化Cr、Ni、Mo、Cu、N含量設 計，在保證合金耐腐蝕性能又不提高成本的前提下，適當添加V、Nb、Zr、B等元素，為了顯著改善合金的加工性能進行開發研究并獲得成功。 發明內容

　　本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種不僅具有良好的力學性能、 優異的耐腐蝕性能，而且具有更佳的加工性能、更高的性價比，應用范圍廣泛、使用壽 命長的新型超級奧氏體6Μο型不銹鋼。

　　為實現上述目的，本發明采用如下技術方案

　　—種新型超級奧氏體6Μο型不銹鋼，其特征在于其化學成分按重量百分比計 為C S 0.03 ； Si < 1.0 ； Mn <2.0 ； Ni 16 20 ； Cr 19 22 ； N 0.2 0.35 ； Mo 6.0 7.0 ； Cu < 1.0 ； Nb $ 0.5 ； V<0.5 ； B<0.1 ； Zr S 0.1 ；余量為 Fe。

　　新合金主要是在現有6Mo型不銹鋼的基礎上優化Cr、Ni、Mo、Cu、N含量設計，在保證合金耐腐蝕性能又不提高成本的前提下，適當添加V、Nb、Zr、B等元素， 為了顯著改善合金的加工性能進行開發研究并獲得成功。

　　新合金適用于高濃度氯離子介質、海水等苛刻工況環境，主要用來制作板式換 熱器、煙氣脫硫裝置、海水處理裝置、造紙工業設備、波紋管膨脹節補償器、反應容器 以及油氣工業中的海底控制管線、閥門、油井管線等。合金使用狀態一般為固溶退火 態。

　　1.1合金的化學成分

　　合金的化學成分范圍(重量百分比，％ )見表1。合金的化學成分經過精心設 計，腐蝕當量PRE大于42，既保證了不銹鋼的耐腐蝕能力，尤其是耐鹵素離子的腐蝕能 力，又能顯著提高不銹鋼的力學性能。

　　(1)相對高的Cr含量是獲得耐腐蝕性的基礎，也是提高強度和抗氧化性的保 證。少量的Ni有助于加強上述作用。

　　(2)相對高的Mo含量主要是為了提高耐點蝕、縫蝕能力，尤其是耐鹵素離子的 腐蝕能力。

　　(3)N含量可以穩定不銹鋼的奧氏體結構，并且顯著提高強度，同時不降低其韌 塑性，此外還大大有利于不銹鋼的耐腐蝕性；Mn含量有利于提高N的溶解度。

　　(4)低C含量的設計以及加入微量的Nb，是為確保優異耐腐蝕性能，尤其是抗 晶間腐蝕能力。

　　(5)為了進一步獲得高的耐腐蝕性，在合金中加入適量的Cu。

　　(6)其它微量元素如V、Zr、B及其精確配比對不銹鋼的加工性能大有好處。

　　表1合金的化學成分范圍單位wt%

　　權利要求

　　1.一種新型超級奧氏體6M0型不銹鋼，其特征在于其化學成分按重量百分比計 為C S 0.03 ； Si ≤ 1.0 ； Mn ≤2.0 ； Ni 16 20 ； Cr 19 22 ； N 0.2 0.35 ； Mo 6.0 7.0 ； Cu ≤ 1.0 ； Nb S 0.5 ； V≤0.5 ； B≤0.1 ； Zr≤0.1 ；余量為 Fe。

　　2.權利要求1所述新型超級奧氏體6Mo型不銹鋼的制備方法，其特征在于包括以下 步驟a)、熔煉按其化學成分的重量百分比稱取各組份，合金采用真空感應熔煉，在進行真空感應 熔煉時，采用二次精煉工藝；第一次精煉向爐內投入底料Fe、Cr、Mo和Ni，在溫度高于1600°C，真空度控制在15 25Pa 的條件下熔煉，按0.6 0.8min/kg的時間熔煉；第二次精煉第二次精煉采用低溫短時精煉，向爐內投入C、Si、Mn、Cu,加料后進行充分的機 械或電磁攪拌，在溫度高于1550°C以上，真空度控制在10 20Pa，按0.4 0.6min/kg 的時間熔煉；精煉完成之后，向爐內通入氮氣保護，然后緩慢加入氮化錳、氮化鉻或氮化鉻鐵等 含氮中間合金中的一種或多種以控制鋼中的氮含量；最后緩慢加入Nb、V、B、&以控 制合金的綜合性能；待鋼液全部熔化并且成分均勻后，進行快速澆注，澆注溫度高于1450°C ；再經過電渣重熔，重熔時采用CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系；重熔溫度在1700士80°C，重熔速度為0.6 1.0min/kg，適當控制渣池的深度、電 流和電壓，以確保重熔過程的穩定，熔煉完畢前須進行熱補縮3 10次，最后獲得合金 錠；b)、鍛造合金熱鍛造溫度為950 1150°C、保溫時間為60 120分鐘；熱軋溫度為1100 1150°C、保溫時間為45 90分鐘、鍛造比大于或等于3.5;C)、固溶處理合金在冷加工過程中必須適時進行固溶處理以消除冷作硬化，固溶處理制度為保溫 溫度1100 1150°C、保溫時間60 120分鐘、水冷。

　　全文摘要

　　本發明公開了一種新型超級奧氏體6Mo型不銹鋼，其化學成分按重量百分比計為C≤0.03；Si≤1.0；Mn≤2.0；Ni16～20；Cr19～22；N0.2～0.35；Mo6.0～7.0；Cu≤1.0；Nb≤0.5；V≤0.5；B≤0.1；Zr≤0.1；余量為Fe。制備方法包括以下步驟a)熔煉；b)鍛造；c)固溶處理。本發明的合金與現有同類型最高性能合金相比，不僅具有良好的力學性能、優異的耐腐蝕性能、具有更佳的加工性能、更高的性價比；因為具有上述更優異的性能，新合金使用范圍更廣泛、使用壽命更長、使用經濟性更好，并能夠解決一些其它合金無法解決或解決不好的問題，從而促進相關行業的技術進步和產業發展，帶動企業和地區的經濟發展，其經濟效益和社會效益是顯著的。

　　文檔編號C22C38/48GK102021500SQ20101059904

　　公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日

　　發明者萬紅, 劉海定, 段民江, 王東哲, 祁宏, 陳登華, 魏捍東, 黃石祥 申請人:重慶儀表材料研究所