[发明专利]一种含氮双相不锈钢及其近净成形方法

说明书

本发明公开一种含氮双相不锈钢及其近净成形方法，方法包括以下步骤：S01.选取质量分数为40％～50％的奥氏体不锈钢粉末和质量分数为50％～60％的铁素体不锈钢粉末，将该两种不锈钢粉末置于干粉混合机中进行均匀混合，制备不锈钢混合粉末；S02.将不锈钢混合粉末与粘结剂一起置于密炼机中进行密炼，制备喂料；S03.将喂料置于注射机中进行注射成形，得到注射坯；S04.将注射坯进行脱脂处理，得到脱脂坯；S05.将脱脂坯进行渗氮烧结，其中，渗氮烧结温度为1300～1350℃，保温时间为1～2小时，氮气压力为0.01～0.05MPa，冷却方式为随炉冷却，得到烧结试样；S06.将烧结试样进行固溶处理，其中，固溶温度为1280～1320℃，固溶时间为30～90分钟，冷却方式为水冷，制得含氮双相不锈钢。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种适用于高强度工业环境的含氮双相不锈钢及其近净成形方法。

背景技术

双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑、桥梁、化工、海洋工程等领域。在双相不锈钢中加入氮，可以进一步提高力学性能，研究发现在不锈钢中，含氮量每提升0.1mass％，强度会提高60～100MPa。氮提高不锈钢强度的途径主要有3钟：固溶强化、细晶强化、形变硬化。

目前含氮双相不锈钢的制备工艺主要是分为两大类：氮气加压熔炼法和粉末冶金法。氮气加压熔炼法有加压感应炉熔炼法、加压等离子熔炼法、加压电渣重熔法、加压电弧渣重熔、大熔池法，但加压熔炼法存在很多缺点：设备复杂、高压危险、氮分布不均匀、成品率不高、成本高等。粉末冶金法主要有热等静压、热挤压、金属注射成形等，使用氮气雾化的粉末作为初始粉末，施加一定成形压力后，进行烧结致密，得到含氮的双相不锈钢。制备含氮粉末的工艺主要有加压熔炼—气体雾化、粉末固态氮化、机械合金化，其中加压熔炼—气体雾化生产批量大，适用于工业生产，雾化制粉工艺有利于实现快速凝固，可以保证钢中的氮不会析出，但是该方法成本高、氮含量无法精确控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种适用于高强度工业环境的含氮双相不锈钢；本发明的另一个目的是提供一种能实现对两相比例的控制以及氮含量的控制的制备上述不锈钢的近净成形方法。

为此，本发明提供了一种含氮双相不锈钢近净成形方法，包括以下步骤：

S01.选取质量分数为40％～50％的奥氏体不锈钢粉末和质量分数为50％～60％的铁素体不锈钢粉末，将该两种不锈钢粉末置于干粉混合机中进行均匀混合，制备不锈钢混合粉末；

S02.将S01中得到的不锈钢混合粉末与粘结剂一起置于密炼机中进行密炼，制备喂料；

S03.将S02中得到的喂料置于注射机中进行注射成形，得到注射坯；

S04.将S03中得到的注射坯进行脱脂处理，得到脱脂坯；

S05.将S04中得到的脱脂坯进行渗氮烧结，其中，渗氮烧结温度为1300～1350℃，保温时间为1～2小时，氮气压力为0.01～0.05MPa，冷却方式为随炉冷却，得到烧结试样；

S06.将S05中得到的烧结试样进行固溶处理，其中，固溶温度为1280～1320℃，固溶时间为30～90分钟，冷却方式为水冷，制得含氮双相不锈钢。

与现有技术相比，本发明提供的含氮双相不锈钢近净成形方法可通过调节两相不锈钢粉末的质量比例和固溶处理参数来实现对两相比例的控制，可通过调节氮气压力和烧结温度来实现对氮含量的控制，该方法使得氮分布更加均匀、成品率更高、成本更低。通过注射成形-渗氮烧结制备出具有优良力学性能的含氮双相不锈钢，适用于高强度工业环境。

作为本发明的一个优选方案，其中，在S01中，两种不锈钢粉末在混合时，干粉混合机的转速为20～30转/分钟，混合时间为90～120分钟。