高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，其各组分的重量百分比为：Cr为12.0～14.0%；Ni为12.0～16.0%；Mo为1.0～3.0%；C为0.04～0.08%；Al为0.1～1.0%；Mn为0.1～1.0%；Si为0.1～1.0%；不可避免的杂质＜0.04%；其余为Fe。该材料的冷加工性能和抗拉强度不低于1Cr8Ni9Ti不锈钢丝，而韧性和表面质量比1Cr8Ni9Ti不锈钢丝更加优良，并且对许多无机酸（如：硫酸、硝酸等）、盐类和海水中的耐腐蚀能力比18-8型钢有显著提升。
【专利说明】高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种奥氏体不锈钢，特别涉及一种高强度、高韧型的奥氏体不锈钢材料。
【背景技术】
[0002]不锈钢丝材(材料)一般可以分为三种，即奥氏体不锈钢丝、铁素体不锈钢丝和马氏体不锈钢丝。奥氏体不锈钢丝一般是通过大冷形变量来提高其强度性能，比如常见的18-8型系列的ICrSNiOTi不锈钢丝。为了提高抗拉强度，必须减少热处理次数以增大冷形变量，然而，奥氏体不锈钢丝大冷变形后又会诱发合金发生马氏体相变，并形成大量硬而脆的金属间相，从而导致拉制的不锈钢丝材表面质量下降，高强度下的延伸率会很低，特别是不锈钢丝材的韧性下降而脆性增加，给奥氏体不锈钢丝应用的普及和推广使用造成了比较大的困难。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，该材料的冷加工性能和抗拉强度不低于lCr8Ni9Ti不锈钢丝，而韧性和表面质量比lCr8Ni9Ti不锈钢丝更加优良，且因为合金中钥(Mo)元素的添加，使得合金对许多无机酸(如:硫酸、硝酸等)、盐类和海水中的耐腐蚀能力比18-8型钢有显著提升。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是: [0005]高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，各组分的重量百分比为:
[0006]Cr:12.0 ~14.0% ；N1:12.0 ~16.0% ；Mo:1.0 ~3.0% ；C:0.04 ~0.08% ；A1:
0.1~L 0% ；Mn:0.1~1.0% ；S1:0.1~1.0% ;不可避免的杂质< 0.04% ;其余为Fe。
[0007]上述高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，较好的技术方案是，各组分的重量百分比为:
[0008]Cr:12.5 ~13.0% ；N1:13.5 ~14.5% ；Mo:1.5 ~2.5% ；C:0.04 ~0.06% ；A1:
0.1~0.8 ；Mn:0.1~0.8% ；S1:0.1~0.8% ;不可避免的杂质< 0.04% ;其余为Fe。
[0009]上述高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，更好的技术方案是，各组分的重量百分比为:
[0010]Cr:12.5% ；N1:14.0% ；Mo:2.0% ；C:0.05% ；A1:0.3% ；Mn:0.20% ；S1:0.20% ；不可
避免的杂质< 0.04% ;其余为Fe。
[0011]上述高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料中不可避免的杂质为S和P，其总量不超过
0.04%O
[0012]上述的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料的制备方法，有以下步骤:
[0013]a)、按照重量百分比称取合金的各个组分，采用真空感应炉进行熔炼，熔炼工艺为:烘料(10Kw、5分钟)、熔化(80Kw、15~20分钟)、精炼(20~30Kw、20分钟)、精炼后真空度I~2Pa、最后调温浇铸；[0014]b)、真空铸棒经电渣重熔成铸锭，并在柴油炉中加热至1100~1150°C，保温I小时后热锻成棒还，然后经过热轧成为直径为8mm的盘圆条；
[0015]C)、然后将直径8mm的盘圆条经过多次热处理和冷拉加工成所需的成品冷拉丝材，最终的成品丝材采用金刚石钻石模具拉制。
[0016]本发明的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料丝材，其成分组成与lCr8Ni9Ti不锈钢相比，降低了成分中的铬(Cr)和碳(C)元素含量，去除了其中的钛(Ti)元素，同时增加了镍(Ni)元素和钥(Mo)元素。
[0017]降低铬(Cr)和碳(C)元素含量可有效改善合金的晶间腐蚀性能，减少碳化物析出，改善合金丝材的表面质量；去除钛(Ti)元素，可有效减少在大冷形变下析出硬脆相，从而改善丝材的表面质量，丝材表面及横截面形貌见图1、图2所示；增加镍(Ni)元素含量，可有效扩展合金的奥氏体相，使得合金性能更加稳定，同时也可有效改善合金的力学性能，提高合金丝材的韧性固溶态金相组织见图3所示；增加钥(Mo)元素，可有效提高合金的耐腐蚀性能，特别是对各种无机酸、有机酸、碱和盐类的耐腐蚀性及耐点蚀性显著增强，并可提高合金的耐高温性能。
[0018]本发明所述高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，具有良好的冷热塑性，可进行高达99%以上大冷形变量的加工，该材料在大冷形变下具有高达2500MPa的抗拉强度，同时还可保持2~3%左右的延伸率，此时合金的内部已经变为一种纤维态组织，合金冷形变下的显微组织见图4所示，本发明所述的高强度、高韧性不锈钢材料，可通过冷形变量的调整来控制最终成品冷拉丝材的力学性能，且丝材的表面质量和韧性良好，使其能够满足较大范围内的使用要求。
[0019]本发明所述高强度、高韧性、耐腐蚀奥氏体不锈钢材料所加工出的成品丝材，其最后一道次的冷形变量控制，根据元件实际使用的力学性能要求来确定。
[0020]本发明所述高强 度、高韧性奥氏体不锈钢材料的主要性能如下:
[0021]1.合金棒材(固溶状态)的力学特性:
[0022]I)抗拉强度:σ b ≥ 520MPa ；
[0023]2)屈服强度:oa2> 205MPa;
[0024]3)断后伸长率:δ 5≥40% ;
[0025]4)断面收缩率:Ψ≥60% ；
[0026]5)硬度:HB ≥ 187。
[0027]2.合金丝材(冷拉状态)的力学特性:
[0028]抗拉强度σ b:1400MPa ~2500MPa。
[0029]3.合金(固溶状态)的冲击韧性:
[0030]冲击韧性ακυ ≥ 3500 (KJ/m2)。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明所述合金丝材表面形貌；
[0032]图2为本发明所述合金丝材横截面形貌；
[0033]图3为本发明所述合金固溶态显微组织；
[0034]图4为本发明所述合金冷形变态显微组织。【具体实施方式】
[0035]实施例1至5的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料各组分的配比见表1:
[0036]表1高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料各组分的配比(以下为重量百分含量)
[0037]
【权利要求】
1.一种高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，其特征在于，该材料各组分的重量百分比为: Cr12.0 ~14.0%; Ni12.0 ~16.0%;
Mo1.0~3.0%; C0.04 ~0.08%;
Al0.1~丨.0%;
Mn0.1 ~1.0%;
Siαι ~ι.ο%; 不可避免的杂质< 0.04% ； 其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，其特征在于，该材料各组分的优选重量百分比为: Cr12.5 ~13,0%; Ni13.5 ~14.5%;
Mo1.5-2.5%; C0.04 ~0.06%;
Al0.1 ~0.8%;
Mn0,1 ~0.8%;
SiO,卜 0,8%; 不可避免的杂质< 0.04% ； 其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，其特征在于，该材料各组分的最佳重量百分比为:Cf12.5%； Ni14.0% I Mo2.0%； C0.05%；
Al0.3%*? Mn0.20%； Si0.20%； 不可避免的杂质< 0.04% ； 其余为Fe。
4.根据权利要求1- 3任一所述的高强度、高韧性奥氏体不锈钢材料，其特征在于:所述不可避免的杂质为S和P，其总量< 0.04%。
【文档编号】C22C38/44GK103469095SQ201310398089
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】郭卫民 申请人:重庆材料研究院有限公司