一种含钒奥氏体不锈钢的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种含钒奥氏体不锈钢。本发明以重量百分比计，其成分组成包括：1.0%≤Mn≤3.0%、16%≤Cr≤22%、5.0%≤Ni≤15%、0.10%≤N≤0.30%、1.0%≤Cu≤3.0%、0.05%≤V≤0.50%、58%≤Fe≤75%。本发明可广泛应用在锅炉过热器和再热器、压力容器，要求耐腐蚀性高的且使用温度较高环境中以及抗菌产品等行业，既能满足高温强度好又能满足耐腐蚀性能好。
【专利说明】一种含钒奥氏体不锈钢
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种含钒奥氏体不锈钢。
【背景技术】
[0002]含钒奥氏体不锈钢具有优良的高温力学性能、耐腐蚀性能，在一定的条件下具有抗菌性而使细菌不会产生抗性的特点，因此可广泛应用在锅炉过热器和再热器、压力容器、要求耐腐蚀性高的使用温度较高的环境中以及抗菌产品等行业，如申请号为201210211936.X、名称为含铌和钒的奥氏体不锈钢的中国专利申请。一些锅炉过热器和再热器材料由于使用在较高温度中，要求的高温强度要好，又由于使用环境的腐蚀性较高，要求的耐腐蚀性能要好，高温强度和高温腐蚀往往同时达不到要求，容易报废，因此发明一种既能满足高温强度好又能满足耐腐蚀性能好的材料非常有必要。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种既能满足高温强度好又能满足耐腐蚀性能好的含钒奥氏体不锈钢。
[0004]本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:一种含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成包括:1.0%≤Μη≤3.0%、16%≤Cr≤22%、5.0% ≤ Ni ≤ 15%、0.10% ≤ N ≤ 0.30%、1.0% ≤ Cu ≤ 3.0%、0.05% ≤ V ≤ 0.50%,
58% ≤ Fe ≤ 75%。
[0005]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:C ( 0.15%。
[0006]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:S ( 0.01%、P≤0.035%。
[0007]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:0.3%≤Si≤1.0%。
[0008]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:0 ( 0.004%,0.0005% ^ B ( 0.002%。
[0009]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:Ti ( 0.5%、Nb ( 0.5%、Co ( 0.5%。
[0010]本发明以重量百分比计，其成分组成还包括:Mo≤2.0%。[0012]本发明以重量百分比计，其成分组成包括:C为0.018%、Si为0.49%,Μη为1.31%、Ρ 为 0.013%、S 为 0.008%、Cr 为 18.62%、Ni 为 8.27%、Cu 为 2.03%、V 为 0.22%、N 为 0.24%,Fe 为 68.781%。
[0014]本发明可以采用不锈钢冶金领域目前常用的制备方法进行，例如采用电炉冶炼-A0D氩氧精炼-LF炉底吹调整处理的工艺进行制备。
[0015]本发明通过加入一定量的钒元素，在高温抑制碳化物的析出，进一步加强高温抗腐蚀性能，使含钒奥氏体不锈钢具有优于奥氏体不锈钢304、316L的高温耐腐蚀性能。控制0.05% ≤V ≤0.50%,优化的 0.05% < V < 0.50%。
[0016]本发明通过加入一定量的V、Cu元素，使含钒奥氏体不锈钢具有强的高温强度，使含钒奥氏体不锈钢具有优于奥氏体不锈钢310S的高温强度。
[0017]Cr是铁素体形成元素，改善材料的耐腐蚀性，提高合金的强度，适当控制Cr元素的含量有利于控制铬镍当量比，进而有利于控制该奥氏体不锈钢的热加工塑性，本发明中铬的含量控制在16%≤Cr≤22%。优化的，16% < Cr < 22%。
[0018]Ni是奥氏体形成元素，控制镍含量5% ^Ni ^ 15%有利于保证不锈钢的奥氏体组织结构。优化的，5% < Ni < 15%。
[0019]C是奥氏体形成元素，一定程度上代替镍，促进奥氏体并稳定奥氏体，当碳含量过高时，以和铬生成碳化铬，不锈钢的耐腐蚀性和韧性恶化，为了确保不锈钢的耐腐蚀性，一般控制在0.15%以下。优化的，C < 0.15%。
[0020]Si是铁素体形成元素并起到稳定铁素体的作用，也起到脱氧添加剂，改善焊接流动性，硅含量过高时有增加中间相析出的趋势和降低N浓度，根据N含量控制
0.3% ≤Si ≤1.0%。优化的，0.3% < Si < 1.0%。
[0021]Μη是奥氏体形成元素和稳定奥氏体的作用，在一定程度上可以取代镍，获得奥氏体组织，同时提高氮固溶度，进而提高氮的含量，过低的猛不利于奥氏体的形成，过高的锰对材料的耐腐蚀形不利，且促进金属相的形成，影响冲击韧性和耐腐蚀性能。锰含量控制在
1.0% ≤Μη ≤4.0%。优化的，1.0% < Μη < 4.0%。
[0022]Ν是稳定的奥氏体元素，改善钢的耐腐蚀性，改善钢的强度，改善材料的焊接性能，但过高氮含量降低材料的热加工塑性，过低的氮含量又会降低铬、钥的含量，对材料的耐腐蚀性能不利，控制0.10%0.30%。优化的，0.10% <氮< 0.30%。
[0023]Cu是弱奥氏体稳定元素，提高材料的耐腐蚀性，提高耐大气腐蚀性，具有40%镍奥氏体作用，提高材料的冷加工性，改善在煤气中的腐蚀性能，但过高的铜易产生脆性相ε相，对热加工不利，所以控制铜在1.0%≤Cu≤3.0%。优化的，1.0% < Cu < 3.0%。
[0024]0是有害元素，是构成非金属氧化物夹杂的代表元素，过多的氧含量对双相钢的韧性不利，另外生成粗大的簇状氧化物时，就成为表面缺陷的原因。因此0含量需要控制在
0.004% 以下。优化的，0 < 0.004%。
[0025]P是有害元素，偏析在晶界或相界中，对材料的耐腐蚀性和热加工性能不利，控制在0.035%以下。优化的，P < 0.035%。
[0026]S是有害元素，易和锰形成硫化锰降低材料的热加工性，和钙形成钙硫化物，对抗腐蚀性能有害，控制在0.010%以下。优化的，S < 0.010%。
[0027]B是半径较小的间隙性原子，易在相界和晶界偏聚，细化晶粒，改善材料的热加工性能，提高材料的耐晶间腐蚀性能，一般控制在0.0005~0.002%之间，高于0.002%时，在连铸和焊接时有开裂的风险，过多的硼易在晶界处形成熔点低的BN，对材料热加工性能反而不利，一般B含量小于0.002%,优化的，0.0005% < B < 0.002%。
[0028]Mo对于防止产生局部腐蚀有强烈作用，但超过2%会促使晶间相的产生而带来严重的问题，因此控制Mo含量2.0%以下。优化的，Mo < 2.0%。
[0029]Co、T1、Nb主要作为稳定化元素加入，以防止敏化态晶间腐蚀的发生，一般控制在0.5% 以下。优化的，Ti < 0.5%、Nb < 0.5%、Co < 0.5%。
[0030]Fe 含量为:51.499% ≤ Fe ≤ 76.85%。优化的，51.499% < Fe < 76.85%。
[0031]本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果:本发明可广泛应用在锅炉过热器和再热器、压力容器，要求耐腐蚀性高的且使用温度较高环境中以及抗菌产品等行业，既能满足高温强度好又能满足耐腐蚀性能好。
【具体实施方式】
[0032]下面通过实施例对本发明作进一步说明。本专利所涉及到的成分均指重量百分含量。
[0033]实施例1:
1、电炉冶炼:向电炉中装入 FeNi5 12.06 吨、FeNi9 6.03 吨、FeNilO 20.13 吨、FeNill15.00吨、FeNil3 10.85吨，同时加入3吨轻烧白云石以保护炉体，烧氧助熔3516 m3，分三次从料仓加入石灰7.5吨；
通电进行熔炼，正常冶炼以3档电压起弧，自动调压，到9档正常冶炼，冶炼完毕温度在1525?。
[0034]2、中频炉冶炼，往中频炉中加入高碳铬铁7.67吨，熔炼后与电炉钢水兑钢，兑钢后成分如表1-1所示。
[0035]表1-1、电炉+中频炉冶炼得到的钢水成分含量(重量百分比，％)。
【权利要求】
1.一种含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成包括:1.0% ≤ Μη ≤ 3.0%、16% ≤ Cr ≤ 22%, 5.0% ≤ Ni ≤ 15%、0.10% ≤ N ≤ 0.30%,1.0% ≤ Cu ≤ 3.0%、0.05% ≤ V ≤ 0.50%、58% ≤ Fe ≤ 75%。
2.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:C ( 0.15%。
3.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:s ( 0.01%、P ^ 0.035%。
4.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:0.3%≤Si≤1.0%。
5.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:0 ( 0.004%、0.0005% ≤ B ≤ 0.002%。
6.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:Ti ( 0.5%、Nb ( 0.5%、Co ( 0.5%。
7.根据权利要求1所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成还包括:Mq ( 2.0%。
8.根据权利要求1~6任一权利要求所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:该奥氏体不锈钢是通过电炉和中频炉冶炼、A0D氩氧精炼及LF精炼处理得到的。
9.根据权利要求1~7任一权利要求所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成包括:C为0.018%、Si为0.49%、Mn为1.31%、P为0.013%、S为0.008%、Cr 为 18.62%、Ni 为 8.27%、Cu 为 2.03%、V 为 0.22%、N 为 0.24%, Fe 为 68.781%。
10.根据权利要求1~7任一权利要求所述的含钒奥氏体不锈钢，其特征在于:以重量百分比计，其成分组成包括:C为0.014%,Si为0.53%、Mn为1.27%、P为0.012%、S为0.008%、Cr 为 18.69%、Ni 为 8.17%、Cu 为 2.00%、V 为 0.21%、N 为 0.22%, Fe 为 68.876%。
【文档编号】C22C38/46GK103627970SQ201310532324
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】周勇, 申鹏, 颜海涛, 李 杰 申请人:振石集团东方特钢股份有限公司