[发明专利]资源节约型低铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种资源节约型低铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

奥氏体不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，而其中镍是较昂贵的；镍价的上涨和剧烈波动，不仅提高了不锈钢生产和应用的成本，而且给不锈钢工业的可持续发展带来了新的挑战。为了降低成本，降低钢中镍的含量，可采用增加锰、氮和铜的含量。镍含量的降低可以减少原材料价格波动对不锈钢市场的影响。近年来，由于金属镍价格上涨和波动，为了降低成本和减少原材料价格波动所造成的影响，应大力研究、生产和推广节镍的新型不锈钢品种，科研人员在这方面做了大量的研究工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本且具有良好耐腐蚀性和冷加工性的经济型奥氏体不锈钢合金材料。

本发明的目的通过下述技术方案来实现。

一种资源节约型低铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢，其特征在于，以质量百分数表示，该钢的化学组成为：C0.01～0.07％、Mn 9.0～12.0％、Si 0.1～0.9％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr15.0～17.0％、Ni 1.0～3.0％、Cu0.5～1.5％、N 0.10～0.30％、Re(Ce或Y)0.01～0.2％，余铁和不可避免杂质。

本发明经济型不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入法，中间合金为铁-稀土合金，即Fe-Ce合金或Fe-Y合金；Fe-Ce合金中的Ce含量为23.5wt％，Fe-Y合金中的Y含量为15wt％。本发明的低镍高锰、氮资源节约型奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性和优异的冷加工性，是一种具有潜在广泛用途的低成本高锰、氮不锈钢合金材料。该成分范围内的钢经1050～1150℃固溶处理水冷后其室温拉伸断裂强度在650～850Mpa范围，屈服强度在350～550Mpa范围，断裂延伸率大于35％。

本发明的机理如下所述：

根据锰和氮可以代替镍和稀土在钢中的作用原理，经大量试验研究发现，用适量的廉价锰、氮和铜可以稳定钢中的奥氏体，从而降低贵重镍的用量；同时向该不锈钢合金中加入稀土Ce或Y后，合金中的硫含量大大降低或形成高熔点的稀土硫化物弥散于基体中，避免了低熔点硫化物存在于相界上，从而有效地改善了钢的加工性能。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr     16.5％

Mn     11.6％

Ni     2.3％

N      0.25％

Cu     1.3％

C      0.051％

稀土Ce 0.10％

Si     0.8％

S      0.005％

P      0.011％

Fe     余量

采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入法，中间合金为Fe-Ce合金，其中Ce含量为23.5wt％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后1100℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于700MPa，屈服强度大于400MPa，断裂延伸率大于35％。

实施例2

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下：

Cr     15.8％

Mn     10.4％

Ni     2.1％

N      0.20％

Cu     1.2％

C      0.031％

稀土Ce 0.10％

Si     0.6％

S      0.004％

P      0.012％

Fe     余量

采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入法，中间合金为Fe-Ce合金，其中Ce含量为23.5wt％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后1100℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于650MPa，屈服强度大于350MPa，断裂延伸率大于40％。

实施例3

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下：

Cr     15.3％

Mn     9.4％

Ni     1.8％