[发明专利]一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法。该马氏体不锈钢的组分以重量百分比计为：0.02～0.1％的碳(C)，0.2～4.5％的氮(N)，13～20％的铬(Cr)，3～12％的镍(Ni)，0.1～8％的钼(Mo)，0.1～1.2％的硅(Si)，0.2～1.8％的锰(Mn)，2～25％的钒(V)，以及余量为铁(Fe)，而且在所述马氏体不锈钢中包含有氮化钒颗粒，用以增强马氏体不锈钢的强度。本发明提供的马氏体不锈钢具有低碳、高强、耐腐蚀的特性，而且生产成本低的优点。

技术领域

本发明涉及不锈钢材料技术领域，具体涉及一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

不锈钢具有优越的耐蚀性、耐热性、耐磨性和强韧性以及良好的可加工性和外观精美性，广泛应用于航空航天、海洋、化工、军工和能源等方面，以及建筑装潢、家庭器具、交通车辆及医药器械等众多领域。

不锈钢按金相组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢，其中，马氏体不锈钢可通过热处理对其性能进行调整，以满足航空、航天和化工等领域对腐蚀性、强度等性能的特殊要求。

典型的马氏体不锈钢中含有一定量的碳元素，碳不超过1.2wt％，碳虽然能够增强基体强度，但碳极易与铬发生反应形成碳化物，这些碳化物易于在晶界偏聚，很容易在晶间发生腐蚀，大大降低马氏体不锈钢的耐腐蚀性能。

为了降低马氏体不锈钢的晶间腐蚀，相关技术人员将研究精力集中在减碳和添加合金元素上，如添加钼、钴、钛、铜等合金元素，然而碳含量的降低会导致不锈钢强度的降低，添加合金元素虽然可以提高马氏体不锈钢的耐腐蚀性能，但是合金元素导致马氏体不锈钢的性能不稳定，而且合金元素价格昂贵，大大增加了马氏体不锈钢的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低碳高强马氏体不锈钢及其制备方法，用以解决现有马氏体不锈钢腐蚀性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种低碳高强马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢的组分以重量百分比计为：0.02～0.1％的碳(C)，0.2～4.5％的氮(N)，13～20％的铬(Cr)，3～12％的镍(Ni)，0.1～8％的钼(Mo)，0.1～1.2％的硅(Si)，0.2～1.8％的锰(Mn)，2～25％的钒(V)，以及余量为铁(Fe)，而且在所述马氏体不锈钢中包含有氮化钒颗粒，用以增强马氏体不锈钢的强度。

优选地，在所述马氏体不锈钢中，氮化钒颗粒的体积占比为3～45％。

另外，本发明提供的一种低碳高强马氏体不锈钢的制备方法，其包括：

步骤S1，将合金化金属粉末进行成形制备得到生坯，所述合金化金属粉末的组分以重量百分比计为：0.02～0.1％的碳(C)，0.2～4.5％的氮(N)，13～20％的铬(Cr)，3～12％的镍(Ni)，0.1～8％的钼(Mo)，0.1～1.2％的硅(Si)，0.2～1.8％的锰(Mn)，2～25％的钒(V)，以及余量为铁(Fe)；

步骤S2，在分解氨气氛中活化烧结所述生坯，原位析出氮化钒颗粒，用以增强马氏体不锈钢的强度，获得烧结坯；

步骤S3，对所述烧结坯进行热处理或时效处理，得到马氏体不锈钢坯料。

优选地，在步骤S1中，采用模压或冷等静压方式成形，而且模压的压力为200～800MPa，冷等静压的压力为100～300MPa。

优选地，在所述步骤S2中，在600-1150℃的中温区使分解氨气的分压维持在0.1-0.8MPa。

优选地，在1150-1400℃的高温区烧结生坯1-2小时。

优选地，在高温区烧结时，将烧结环境气压维持在10^-1-10^-3Pa的真空状态。