[发明专利]一种铁-锰-铝-铬不锈钢

说明书

本发明属于铁基合金，适用于抗腐蚀，抗氧化，尤其适用于抗海水腐蚀的结构材料。

抗腐蚀或抗氧化金属材料，通常采用镍铬不锈钢，但这类材料过于昂贵;1958年，美国J.LHam和R.E.Cairns发明了一种高强度铁-锰-铝耐热钢，其成分（按重量百分数计）：0.76%C，10.2%Al，34.4%Mn;我国出版的《金属学报》VOL20Nol1984年中报导有铁-锰-铝-铬奥氏体热强钢37Mn31Al3Cr2MoVNbB和铁-锰-铝奥氏体低温钢。以上铁-锰-铝合金虽然价格比镍铬不锈钢便宜，但仅使用于高温或低温的特殊场合，并且其耐腐蚀性远低于镍铬不锈钢。日本专利昭56-18070的铁-铝合金，虽有抗海水腐蚀能力，但性脆，只能用离心铸造方法制成管材，不能采用锻造或其他压力加工。

本发明的目的是要制造一种铁基合金，即价格低廉，加工方便，在常温或高温条件下均具有较强抗腐蚀、抗氧化能力的高强度结构钢。

本发明提供的合金含有：＜0.4%或0.75～1%C，22～30%Mn，4～10%Al，＜0.5%或1～1.5%Si，3～5%Cr，0.02%R_E，≤0.030%S，≤0.035%P。优先选择：1%C，25%Mn，5%Al，4%Cr，0.4%或1.0%Si。

本发明合金Mn25Al5Cr4SiR_E与常用镍铬奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti（18-8）相比，具有以下优点：

1、具有较强的耐腐蚀性，尤其在海水中抗腐蚀和抗空泡腐蚀的性能具有明显的优越性。图1表示在3.4%NaCl水溶液中空泡腐蚀后的表面形貌。其图1a为Mn25Al5Cr4SiR_E，图1b为1Cr18Ni9Ti。在本发明之前，从未有人提供或报导过Fe-Mn-Al-Cr合金的极化曲线和空泡腐蚀试验数据。

2.强度高，耐磨损性好。屈服极限（σs）为70公斤/毫米²，比1Cr18Ni9Ti高121%;强度极限（σb）为100公斤/毫米²，比1Cr18Ni9Ti高53%，硬度为HRB99。

3.原材料可采用普通废钢，常用的普通中、低碳锰铁，工业纯铝和中、高碳铬铁。来源充足，价格低廉，成本仅为18-8镍铬不锈钢的三分之一。

4.比重较轻，为7.36克/立方厘米，而1Cr18Ni9Ti为7.79克/立方厘米。

5.本合金韧性好，延伸率（δ₅）为50.2%，冲击韧性（a_K）为21公斤-米/平方厘米，可经受锻造或轧制等压力加工。

实施例：

本发明以废钢、普通锰铁（中、低碳锰铁）、工业纯铝和中、高碳铬铁为原材料。合金成分为：1%C，25%Mn，5%Al，4%Cr，0.4%或1%Si，0.02%R_E，其余为铁和杂质元素。按此配方在感应炉或电弧炉中熔炼成铸锭。在熔炼前对原材料铝块应去除表面氧化膜，加铝块前，钢液应充分脱氧、排渣。当材料要求高时，可进行电渣重熔。固溶温度为1050℃，保温二小时后空冷或水淬。本发明合金可根据需要进行铸造，或轧制成材，或在1100℃-850℃温度范围内锻造成坯，然后进行机械加工成另件。