专利名称：用于钠冷快堆堆芯组件的不锈钢绕丝及其制备方法
技术领域：
本发明属于合金技术领域，具体涉及一种钠冷快堆堆芯组件的不锈钢绕丝及其制备方法。
背景技术：
用于钠冷快堆元件棒径向定位的不锈钢绕丝，工作于350℃～550℃的高温钠介质环境中，并且快中子辐照剂量很高，它的材质及最终交货状态必须与元件棒包壳管一致，以保证在反应堆运行状态下棒束结构完整和径向定位。这种材料的化学成分、尺寸公差与表面质量要求极其严格。国外发展快堆技术的先进国家虽有所生产，但没有公开具体的制备方法。
目前，与之类似的是不锈钢弹簧制备工艺。普遍使用的不锈钢弹簧钢丝分为以下三类相变强化马氏不锈钢弹簧钢丝、形变强化奥氏体一马氏体不锈钢弹簧钢丝、沉淀硬化奥氏体一马氏体不锈钢弹簧钢丝。这些不锈钢钢丝都不能满足快堆元件棒径向定位的需要。
发明内容
(一)发明目的 本发明是针对现有的不锈钢丝不能满足快堆元件棒径向定位绕丝的需要，提供一种新的不锈钢绕丝及其制备方法。
(二)技术方案 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案。
一种不锈钢绕丝的组分和重量配比为0.04％～0.08％的C；≤0.75％的Si；≤0.02％的P；≤0.02％的S；1.5％～2.0％的Mn；11.0％～14.0％的Ni；16.0％～18.0％的Cr；2.0％～3.0％的Mo；0.3％～0.5％的Ti；≤0.1％的Co；≤0.002％的B；≤0.035％的N；其余为Fe。
其制备方法包括如下步骤(1)冶炼；(2)热加工；(3)冷拔；(4)退火；(5)表面清洗；(6)包装等。关键在于，所述的步骤(1)冶炼采用双重冶炼，第一次为真空感应熔炼或氩氧炉熔炼，第二次为自耗电极真空电弧重熔或电渣重熔；所述的步骤(2)热加工后的退火采用氢气保护或真空光亮退火处理；所述的步骤(3)拔制过程中采用精度极高的单晶二氧化硅模具。
对该技术方案所得到的产品确定如下特性。
1.化学成分 为了满足材料极高的化学成分要求，在熔炼中采用二次熔炼，即真空感应熔炼及其后的电渣重熔，化学成分符合表1的规定。
表1化学成分 2.公差 公差±0.005(mm) 3.力学性能 产品的力学性能见表2。
表2力学性能
4.冶金特性 晶粒度最终冷变形前经固溶处理后的晶粒度应细于6级。
“α”相组织经固溶处理后，不存在铁素体相。
碳化物沉积经固溶处理后，在高倍(500×)显微镜下观察，晶界上无碳化物。
“σ”相脆性组织在高倍(500×)显微镜下观察，不允许有“σ”相存在。
非金属夹杂物非金属夹杂物的含量等级见表3。
表3非金属夹杂物的含量等级 5.抗腐蚀性能 试样在冷变形前，最后一道固溶处理后，按GB4334.5-1985要求进行晶间腐蚀试验，结果应无晶间腐蚀倾向。
6.表面质量及缺陷控制 表面粗糙度为Ra≤1.6μm，表面不允许有裂纹、发纹、折叠、氧化皮、拉裂、凹面、划伤、刮痕、结疤等缺陷。
(三)有益效果 本发明所提供的技术方案使用纯金属进行配料，不允许使用废钢为原料，双重熔炼，满足材料极高的化学成分要求。在冷加工的各阶段，采用光亮退火，保证碳化物的溶解，并达到优良的丝材表面质量，尤其是丝材拉制过程中采用精度极高的单晶二氧化硅模具，确保了产品的尺寸公差。
具体实施例方式 下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1 使用本发明所提供的技术方案制备钠冷快堆不锈钢反射层组件中元件棒定位用的φ0.6mm绕丝，重量2kg。
具体制备步骤如下 (1)按照下列组分和重量配比，并分别利用真空感应熔炼炉和自耗电极真空电弧炉进行钢水冶炼0.04％～0.08％的C；≤0.75％的Si；≤0.02％的P；≤0.02％的S；1.5％～2.0％的Mn；11.0％～14.0％的Ni；16.0％～18.0％的Cr；2.0％～3.0％的Mo；0.3％～0.5％的Ti；≤0.1％的Co；≤0.002％的B；≤0.035％的N；其余为Fe。冶炼过程中，使用纯金属进行配料，并禁止添加稀土元素。冶炼后用棒线材连扎机进行开坯，制成不锈钢盘元坯料。
(2)热加工。在冷加工的各阶段，选择的热处理制度要保证碳化物的溶解，达到优良的丝材表面质量与尺寸公差，采用氢气保护或真空光亮退火处理。
(3)冷拔。丝材拉制过程中采用精度极高的单晶二氧化硅模具。最终交货状态的冷加工度为17～20％。
(4)退火。
(5)表面清洗。
(6)包装等。
所制备的产品的直径为φ0.6mm，公差为±0.005mm。最终交货状态的冷加工度为17～20％。
实施例2 配比同实施例1。其不同之处是，在冶炼时，第一次氩氧炉熔炼，第二次为电渣重熔。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，假若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种不锈钢绕丝的组分和重量配比为0.04％～0.08％的C；≤0.75％的Si；≤0.02％的P；≤0.02％的S；1.5％～2.0％的Mn；11.0％～14.0％的Ni；16.0％～18.0％的Cr；2.0％～3.0％的Mo；0.3％～0.5％的Ti；≤0.1％的Co；≤0.002％的B；≤0.035％的N；其余为Fe。
2.制备权利要求1所述的不锈钢绕丝方法包括如下步骤(1)冶炼；(2)热加工；(3)冷拔；(4)退火；(5)表面清洗；(6)包装等，其特征在于所述的步骤(1)冶炼采用双重冶炼，第一次为真空感应熔炼或氩氧炉熔炼，第二次为自耗电极真空电弧重熔或电渣重熔；所述的步骤(2)热加工后的退火采用氢气保护或真空光亮退火处理；所述的步骤(3)拔制过程中采用精度极高的单晶二氧化硅模具。
3.根据权利要求2所述的制备不锈钢绕丝方法，其特征在于在冶炼过程中禁止添加稀土元素。
4.根据权利要求2所述的制备不锈钢绕丝方法，其特征在于最终交货状态的冷加工度为17～20％。
全文摘要
本发明公开了一种钠冷快堆堆芯组件的不锈钢绕丝及其制备方法。该种不锈钢绕丝的组分和重量配比为0.04％～0.08％的C；≤0.75％的Si；≤0.02％的P；≤0.02％的S；1.5％～2.0％的Mn；11.0％～14.0％的Ni；16.0％～18.0％的Cr；2.0％～3.0％的Mo；0.3％～0.5％的Ti；≤0.1％的Co；≤0.002％的B；≤0.035％的N；其余为Fe。冶炼采用双重冶炼；退火采用氢气保护或真空光亮退火处理；拔制过程中采用精度极高的单晶二氧化硅模具；最终交货状态的冷加工度为17～20％。该方案所制备的绕丝满足钠冷快堆堆芯组件的要求。
文档编号C22C38/58GK101333632SQ20081013524
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者张汝娴, 王晓荣, 谢光善, 晨 黄, 钱顺发 申请人:中国原子能科学研究院