耐磨耐蚀的特种钢及其制备方法
【专利摘要】本发明所提供的耐磨耐蚀的特种钢，其成分质量百分比为：含有碳0.01～0.03％，铬13～17％，镍4～8％，铜0.1～0.12％，钨0.4～0.5％，其余为铁。本发明所提供的特种钢可以应用于耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀的设备零件。增加了合金材料类别、调整了各种材料元素的比例成分，在制备材料中增加镍、铬、铜、钨等，使得不锈钢成品中含有合理配比的镍、铬、铜、钨等元素，大大增加不锈钢材的耐磨及抗腐蚀性能，解决了零件易磨损、易生锈的问题，延长其使用寿命。
【专利说明】
耐磨耐蚀的特种钢及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于冶金技术领域，涉及一种特种钢，具体涉及一种耐磨耐蚀的特种钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002]特种钢也叫合金钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同的特殊性能。
[0003]合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量〈5%)，中合金钢(含量5%?10%)，高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。
[0004]在工业生产中，有些化工生产设备中的某些部件在使用过程中不仅要经受磨损，同时耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液的腐蚀，因此对钢的要求较为苛刻。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术中某些化工设备零件的特殊要求，本发明提供了一种耐磨耐蚀的特种钢。
[0006]技术方案:本发明所提供的耐磨耐蚀的特种钢，其成分质量百分比为:含有碳0.01?0.03%，铬13?17%，镍4?8%，铜0.1?0.12%，钨0.4?0.5%，其余为铁。
[0007]我们研究发现在普通的碳素钢中，加入铬能够有效地提高钢材的淬火性和回火阻抗性，提高钢材的强度，并且铬还可以降低碳的活度，提高钢材的浸碳性，并形成微细碳化物，可降低加热、乳制和热处理过程中的钢材表面脱碳和石墨化倾向，提高韧性和耐磨损性;但是，铬含量过高时，反而大量形成铬的碳化物，恶化钢材的弹减性能和韧性。因此，在本发明中，控制不锈钢材中铬的含量为13?17% (重量百分比)，最优含量为16%。
[0008]同时，加入少量的镍，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，而且性坚韧，有磁性和良好的可塑性，焊接性能也好;在650?1000°C高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力。在本发明中，控制在钢材中镍的含量为4%?8%，最优含量为7%。
[0009]此外，我们还发现加入微量的铜、钨可以提高钢材耐大气腐蚀的性能。
[0010]本发明的一个优选方案为:所述不锈钢材成分质量百分比为:含有碳0.01?
0.03%，铬16%，镍7%，铜0.1%，钨0.4%，其余为铁。
[0011]更进一步的，我们发现如果在上述技术方案中加入微量的铌，可以增强钢材的耐腐蚀性，研究发现，原因在于本发明在进行热处理时，呈现奥氏体+碳化物的组织，碳化物的存在，对钢的耐蚀性有很大影响，奥氏体在450?850°C下加热，由于晶界析出铬的碳化物Cr23C6,使得晶界附近的含铬量降低，引起晶间腐蚀。因此，我们在其中加入微量的铌，使之优先与碳结合形成NbC，其稳定性高，使得铬保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻刚的晶界腐蚀倾向。此外，NbC在晶内析出呈弥散分布，且高温下不易长大，可以提高本发明的高温强度。对于本发明来说，铌的含量为0.3?0.8 %时，最为合适，优选0.37 %。
[0012]本发明含银的一个优选方案为:所述不锈钢材成分质量百分比为:含有碳0.01?
0.03%，铬 16%，镍7%，铜0.1%，钨0.4%，铌0.37%，其余为铁。
[0013]本发明还公开了上述特种钢获得的方法，包括以下步骤:下料、锻造、正火、加工、渗碳、预冷淬火、低温回火、表面处理。
[0014]所述的锻造，其温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4?6小时，固溶处理温度1050?1150 °C，2小时，时效处理为560 V。
[0015]所述的正火温度为950°C?970°C。
[0016]所述的渗碳，渗碳温度为920°C，时间为6?8h，以丙酮为渗碳剂。
[0017]所述的预冷淬火为，预冷至870?880°C，然后进行油冷，冷却至室温。
[0018]所述的回火是在200°C时回火2?3h。
[0019]有益效果:本发明所提供的特种钢可以应用于耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀的设备零件。增加了合金材料类别、调整了各种材料元素的比例成分，在制备材料中增加镍、铬、铜、妈等，使得不锈钢成品中含有合理配比的镍、络、铜、妈等元素，大大增加不锈钢材的耐磨及抗腐蚀性能，解决了零件易磨损、易生锈的问题，延长其使用寿命。
【具体实施方式】
:
[0020]实施例1
[0021]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬13%，镍4%，铜0.1?0.12%，钨0.4?
0.5%，其余为铁。
[0022]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0023]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0024]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0025]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火2h。表面处理后得到产品。硬度216HBW。
[0026]实施例2
[0027]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬17%，镍8%，铜0.1?0.12%，钨0.4?
0.5%，其余为铁。
[0028]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0029]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0030]正火温度为950 °C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为8h，以丙酮为渗碳剂。
[0031]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。硬度215HBW。
[0032]实施例3
[0033]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬16%，镍7%，铜0.1?0.12%，钨0.4?0.5%，其余为铁。
[0034]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0035]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0036]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0037]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。硬度217HBW。
[0038]实施例4
[0039]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬13%，镍4%，铜0.1?0.12%，钨0.4?0.5%，铌0.3?0.8%，其余为铁。
[0040]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0041 ] 锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0042]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0043]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火2h。表面处理后得到产品。硬度218HBW。
[0044]实施例5
[0045]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬17%，镍8%，铜0.1?0.12%，钨0.4?0.5%，铌0.3?0.8%，其余为铁。
[0046]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0047]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0048]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为8h，以丙酮为渗碳剂。
[0049]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。硬度217HBW。
[0050]实施例6
[0051]特种钢的成为:含有碳0.01?0.03%，铬16%，镍7%，铜0.1%，钨0.4%，铌0.37%，其余为铁。
[0052]按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0053]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0054]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0055]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。硬度219HBW。
【主权项】
1.一种耐磨耐蚀的特种钢，其特征在于所述特种钢各成分质量百分比为: 碳 0.0l?0.03%， 络13?17%， 镍4?8%， 铜 0.1 ?0.12%， 钨 0.4?0.5%， 铁余量。2.根据权利要求1所述的特种钢，其特征在于所述特种钢各成分质量百分比为: 碳 0.01 ?0.03%， 铬 16%, 镍?%, 铜 0.1%， 钨 0.4%， 铁余量。3.根据权利要求1所述的特种钢，其特征在于其成分中还含有铌0.3?0.8%。4.权利要求1所述的特种钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤:下料、锻造、正火、加工、渗碳、预冷淬火、低温回火、表面处理。5.根据权利要求4所述的特种钢的制备方法，其特征在于锻造时，其温度为1530?1580℃，热处理扩散退火温度1100?1150 °C，4?6小时，固溶处理温度1050?1150 °C，2小时。6.根据权利要求4所述的特种钢的制备方法，其特征在于正火温度为950°C?970°C。7.根据权利要求4所述的特种钢的制备方法，其特征在于所述的渗碳，渗碳温度为920°C，时间为6?8h，以丙酮为渗碳剂。8.根据权利要求4所述的特种钢的制备方法，其特征在于所述的预冷淬火为，预冷至870?880°C，然后进行油冷，冷却至室温。9.根据权利要求4所述的特种钢的制备方法，其特征在于所述的回火是在200°C时回火.2 ?3h。
【文档编号】C22C38/42GK105821341SQ201610349245
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】张斌
【申请人】江苏金基特钢有限公司