专利名称：资源节约型高铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种资源节约型高铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢及其制备方法，属钢 铁合金材料技术领域。
背景技术：
奥氏体不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，而其中镍是较昂贵的；镍价的上涨和剧烈 波动，不仅提高了不锈钢生产和应用的成本，而且给不锈钢工业的可持续发展带来了新的 挑战。为了降低成本，降低钢中镍的含量，可采用增加锰、氮和铜的含量。镍含量的降低可 以减少原材料价格波动对不锈钢市场的影响。近年来，由于金属镍价格上涨和波动，为了降 低成本和减少原材料价格波动所造成的影响，应大力研究、生产和推广节镍的新型不锈钢 品种，科研人员在这方面做了大量的研究工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本且具有良好耐腐蚀性和冷加工性的经济型奥 氏体不锈钢合金材料。 本发明的目的通过下述技术方案来实现。 —种资源节约型高铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢，其特征在于，以质量百分数表 示，该钢的化学组成为CO. 01 0. 07%、Mn 16. 0 20. 0% 、Si 0. 1 0. 9% 、P《0. 030% 、 S《0. 030%、Crl9. 5 22. 5%、Nil. 0 3. 0%、N0. 45 0. 65% 、Re (Ce或Y)O. 01 0. 2%，
余铁和不可避免杂质。 上述的奥氏体不锈钢，以质量百分数计，该钢还含有Cu、 Mo中选出的一种或二种 元素，其含量为Cu 2. 5 3. 8%， Mol. 5 2. 5%。 本发明经济型不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于采用传统常规含氮不锈 钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入法，中间合金为铁_稀土 合金，即Fe-Ce合金或Fe-Y合金；Fe-Ce合金中的Ce含量为23. 5wt % ， Fe_Y合金中的Y含 量为15wt%。本发明的低镍高锰、氮资源节约型奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性和优异的 冷加工性，是一种具有潜在广泛用途的低成本高锰、氮不锈钢合金材料。该成分范围内的钢 经1030 115(TC固溶处理水冷后其室温拉伸断裂强度在750 950Mpa范围，屈服强度在 450 650Mpa范围，断裂延伸率大于35% 。
本发明的机理如下所述 根据锰和氮可以代替镍和稀土在钢中的作用原理，经大量试验研究发现，用适量 的廉价锰、氮和铜可以稳定钢中的奥氏体，从而降低贵重镍的用量；同时向该不锈钢合金中 加入稀土 Ce或Y后，合金中的硫含量大大降低或形成高熔点的稀土硫化物弥散于基体中， 避免了低熔点硫化物存在于相界上，从而有效地改善了钢的加工性能。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例l 本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下 Cr 21.0% Mn 17.8% Ni 2.2% N 0.48% C 0.052% 稀土 Ce 0. 10% Si 0.8% S 0.009% P 0.013% Fe 余量 采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合 金投入法，中间合金为Fe-Ce合金，其中Ce含量为23. 5wt%。经综合计量计算和配料熔制 后，浇注成型，最终制得不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后108(TC固溶处理，其室温 拉伸断裂强度大于750MPa，屈服强度大于450MPa，断裂延伸率大于35%。
实施例2 本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下 Cr 21.2% Mn 18.9% Ni 2.1% N 0.52% Cu 2.9% C 0.031% 稀土 Ce 0. 10% Si 0眉 S 0.009% P 0.012% Fe 余量 采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合 金投入法，中间合金为Fe-Ce合金，其中Ce含量为23. 5wt%。经综合计量计算和配料熔制 后，浇注成型，最终制得不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后108(TC固溶处理，其室温 拉伸断裂强度大于750MPa，屈服强度大于450MPa，断裂延伸率大于40%。
实施例3 本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下
Cr 20.8%
Mn 19.3%
Ni 2.3%
N 0.55%
Cu 3.3%
Mo 2.1%
C 0.045%
稀土 Ce 0. 10%
Si 0.7%
S 0.008%
P 0.015%
Fe 余量 采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合 金投入法，中间合金为Fe-Ce合金，其中Ce含量为23. 5wt%。经综合计量计算和配料熔制 后，浇注成型，最终制得不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后IIO(TC固溶处理，其室温 拉伸断裂强度大于750MPa，屈服强度大于450MPa，断裂延伸率大于35% 。该类材料的抗蚀 能力与奥氏体300系列大致相当，而力学性能优于奥氏体300系列，可以用作汽车、一般器 械工程等方面，是替换300系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本。
权利要求
一种资源节约型高铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢，其特征在于，以质量百分数表示，该钢的化学组成为C0.01～0.07％、Mn 16.0～20.0％、Si 0.1～0.9％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 19.5～22.5％、Ni1.0～3.0％、N0.45～0.65％、Re(Ce或Y)0.01～0.2％，余铁和不可避免杂质。
2. 按权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其特征在于，以质量百分数计，该钢含有Cu、 Mo 中选出的一种或二种元素，其含量为Cu 2. 5 3. 8%， Mol. 5 2. 5%。
3. —种用于权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，该方法采 用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入，中间合 金为铁_稀土合金，即Fe-Ce合金或Fe-Y合金；Fe-Ce合金中的Ce含量为23. 5wt % ， Fe-Y 合金中的Y含量为15wt%。
全文摘要
本发明涉及一种资源节约型高铬低镍高Mn-N奥氏体不锈钢，其成分质量百分比为C 0.01～0.07、Mn 16.0～20.0、Si 0.1～0.9、P≤0.030、S≤0.030、Cr 19.5～22.5、Ni 1.0～3.0、Cu 2.5～3.8、Mo 1.5～2.5、N 0.45～0.65、Re(Ce或Y)0.01～0.2，余铁和不可避免杂质。其制备方法的特点是采用传统常规含氮不锈钢的熔炼工艺，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入。本发明的低镍高锰、氮资源节约型奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性和优异的冷加工性，是一种具有潜在广泛用途的低成本高锰、氮不锈钢合金材料。
文档编号C22C33/06GK101693984SQ20091019657
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者崔世云, 易贝贝, 李钧, 肖学山, 金秋敏 申请人:上海大学;