[发明专利]一种高强度耐磨无磁不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，特别是一种高强度耐磨无磁不锈钢及其制备方法。

背景技术

目前，国内工业上广泛使用的无磁钢是18-8型奥氏体型不锈钢，无磁钢的冶炼及加工技术在国内已经十分成熟。但是，随着人们对材料的性能要求越来越高，该材料在使用过程中强度和耐磨性越来越不能满足人们的要求，特别是在海洋环境下工作，其耐腐蚀性和耐磨性显著不足，不仅影响外观质量，同时极大的影响该材料的使用寿命，导致相应成本增加，安全事故易发。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高强度耐磨无磁不锈钢及其制备方法，使不锈钢具有良好的耐蚀及耐晶间腐蚀性能，抗氧化性和耐酸碱性好，同时还具有高强度，高硬度性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度耐磨无磁不锈钢，所述高强度耐磨无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.1%~0.18%,镍为8%~11%，铬为19%~21%，锰为1%~2%，硅0.5%~1%，铌为0.48%~0.65%，钒为0.11%~0.14%，钼为1.2%~2.0%，钛为0.021%~0.03%，铝为0.01%~0.1%，氮0.8%~2%，稀土为0.2%~0.3%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

进一步，一种高强度耐磨无磁不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将原料铁放入转炉中加热熔化，待原料铁全部熔化后，调节熔池温度，使熔池温度控制在1550℃左右，然后向熔池中加入脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，对熔池里的铁水进行脱碳、脱硫、脱氧；

步骤2、脱碳、脱硫、脱氧工序完成后，升温熔池温度，使之达到1600℃左右，保持5min，然后向熔池中，连续加入高碳铬铁，锰铁和镍粒，使熔池中的铬含量、锰含量、镍含量达到预定要求，调节温度，使温度控制在1600℃左右，保持5min；

步骤3、待步骤2结束后，再向熔池中加入原料钼铁、钒铁、钛铁和铌铁，并且继续加入脱碳剂进行脱碳，待铁熔化完后，升高熔池温度，使温度控制在1700℃，保持5min，加入脱氢剂，脱氮剂，脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，此时对合金成分进行微调，使之达到预定成分要求，继续脱碳，控制碳的含量；

步骤4、待碳含量达到0.1%~0.18%时，向熔池中加入硅铁和铝还原熔池中的金属铬，并控制硅和铝的含量，使之达到预定成分要求，真空保温9min，冶炼结束，最后向钢包中加入指定量的稀土，结束。

进一步，所述高强度耐磨无磁不锈钢熔炼后还需进行热处理，其热处理工艺为：

步骤1、将熔炼好的高强度耐磨无磁不锈钢进行固溶处理，即将高强度耐磨无磁不锈钢放入热处理炉中加热至1000℃~1050℃，升温速率为100℃/h，保温5~6h，然后水淬至室温；

步骤2、高强度耐磨无磁不锈钢固溶处理结束后，进行稳定化处理，即将固溶处理后的高强度耐磨无磁不锈钢加热至850℃~870℃，升温速率为90℃/h，保温4~5h，然后空冷却至室温，结束。

进一步，所述高强度耐磨无磁不锈钢在冷加工或焊接后还需进行去应力处理，即将冷加工或焊接后的高强度耐磨无磁不锈钢加热至600℃~650℃回火，升温速率为80℃/h，保温1~2h，然后随炉缓冷至室温，结束。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、耐蚀及耐晶间腐蚀性能好，抗氧化性，耐酸碱性优异。

合金元素中，铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素，铬在铁中形成固溶体，固溶体的电极电位随铬含量的增加呈突变式变化，而腐蚀则呈跳跃式地显著减弱，因此本发明的不锈钢含铬量超过19%，达到21%，因此耐腐蚀效果显著，同时铬会在钢的表面与氧形成一层致密、稳定、完整并能与铁的集体牢固结合的氧化铬钝化膜，能够有效防止钢的腐蚀，使钢的抗氧化性显著增强；通过在不锈钢中加入钒、钛、铌元素，在钢中形成稳定碳化物，能够有效避免在晶界上沉淀出铬碳化物导致不锈钢的晶间腐蚀；为了提高不锈钢的耐酸碱性能，在钢中加了相当量的镍和钼，镍能显著提高不锈钢基体的电极电位，耐腐蚀性显著增强，耐酸碱性提高，但是镍资源较稀缺，价格昂贵，不宜过多添加，镍含量在8~11%效果最佳，钼在钢中能形成稳定的钝化膜，提高钢耐酸碱的性能，同时还能提高钢抗晶间腐蚀的能力。

2、塑性韧性好，硬度强度高。