[发明专利]一种用于LNG超低温阀门的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于LNG超低温阀门的复合材料及其制备方法，制备用于LNG超低温阀门的复合材料的原料按其重量百分数包括：Mn：1.2％～1.8％，Cr：16.8％～18.5％，Ni：10.5％～13.8％，Mo：2.5％～3.5％，Nb：0.6％～1.0％，P：≤0.015，Si：0.42％～0.82％，C：0.10～0.22％，Ca：0.015％～0.032％，Te：0.012％～0.025％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明制备的用于LNG超低温阀门的复合材料的在‑196℃的低温环境中仍能保持较大的硬度、较高的冲击韧性，并且制备方法简单，制备工艺易操作，适合规模化生产。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体涉及一种用于LNG超低温阀门的复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展人民生活水平的提高，天然气特别是液化天然气已经成为生产生活最不可或缺的优质清洁能源。液化天然气的消费量目前增长迅速，正成为全球增长最迅速的能源市场之一，是国家调整能源结构重点推广工作。与传统的汽油柴油相比，液化天然的价格更优异，不会产生、等空气污染物更环保，而且作为车用燃料时行驶里程更远，排出尾气更少。由此我们预言必将代替汽油、柴油、煤等传统材料才成为一种新型的能源燃料。

无论是在液化天然气旳生产、存和运输过程中，超低温阀门都是关键性部位，只有在超低温下具有良好的抗拉强度和硬度，较高的塑性以及冲击朝性的阀门，才能避免液化天然气泄漏，保证安全使用。

中国专利CN109877274A公开了一种超低温阀门铸件的铸造工艺，包括、生产准备、冶炼、浇筑、清砂、精整等步骤，采用降低铬/镍当量比来降低奥氏体中铁素体的含量，从而避免或降低奥氏体不锈钢的铁素体脆化与马氏体变态，加入氮元素来降低有害元素硫、磷的含量，在钢水脱氧时加入了硅钙合金和稀土元素，降低氧含量与夹杂物比例外，采用停电造渣工艺等措施以提高铸件的耐低温冲击的性能。但该工艺制备的超低温阀门铸件的耐低温性能不佳。

中国专利CN105619027A公开了一种楔顶式超低温球阀以及制备方法，确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02-0.5％，硅：0.10-0.15％，锰：0.7-1.1％，镍：0.5％，铬：15-19％，钼：4％，铜：0.5％，硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe，并具体公开了制备方法。但该专利制备的低温球阀的低温抗冲击性能不佳。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于LNG超低温阀门的复合材料及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于LNG超低温阀门的复合材料，制备用于LNG超低温阀门的复合材料的原料按其重量百分数包括：Mn：1.2%~1.8%，Cr：16.8%~18.5%，Ni：10.5%~13.8%，Mo：2.5%~3.5%，Nb：0.6%~1.0%，P：≤0.015，Si：0.42%~0.82%，C：0.10~0.22%，Ca：0.015%~0.032%，Te：0.012%~0.025%，余量为铁和不可避免的杂质。

其中，Mn作为固溶强化元素，可以降低奥氏体-铁素体相变温度，提高淬透性，但添加过多会促进晶粒长大，故将其含量控制在1.2~1.8%之间；Cr作为核心的元素之一，添加含量大于12%可以使材料具有良好的耐磨性和硬度，综合成本与性能因素，将其含量控制在16.8~18.5%之间；Ni元素的加入可以提高材料的强度和韧性；添加适量Mo和Nb可促进Cr-Ni晶相的形成，消除回火脆性，提高强度和硬度；Ca和Te元素的添加可以改善晶界结构状态和组织形态，提高材料的致密度，提高抗拉强度。

进一步的，制备上述用于LNG超低温阀门的复合材料的原料按其重量百分数包括：Mn：1.3%~1.7%，Cr：17.0%~18.0%，Ni：11%~13.0%，Mo：2.8%~3.2%，Nb：0.7%~0.9%，P：≤0.015，Si：0.50%~0.75%，C：0.12~0.20%，Ca：0.018%~0.030%，Te：0.015%~0.020%，余量为铁和不可避免的杂质。