一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及冶金技術領域，特別是涉及一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 316不銹鋼屬于典型的鉻鎳系奧氏體不銹鋼，具有良好的耐海水腐蝕、晶間腐蝕、 沖擊韌性等綜合性能，被廣泛應用于換熱器、醫用品、管道、化工、海洋領域。中國作為世界 上最大的鋼鐵生產國和消費市場，2013年不銹鋼粗鋼產量已經達到1898. 4萬噸，雖然鋼鐵 企業數量較多，但是產業集中度不高，產品結構不盡合理，低端鋼材所占比重較大，產能過 剩明顯，很多高端鋼種仍需進口。
[0003] 由于鎳資源成本較高、資源匱乏，所以在保證性能的前提下，降低316奧氏體不銹 鋼中鎳元素的含量，是目前工業生產的主要發展方向。而含氮不銹鋼具有良好的強度、抗疲 勞性能、耐磨性能和抗蠕變性能等，同時也改善了醫用不銹鋼的生物相容性；另外，氮資源 不但豐富廉價，而且在奧氏體不銹鋼中能替代昂貴的鎳而保持奧氏體相的穩定性，因此以 氮代鎳的資源節約型不銹鋼也應運而生。
[0004] 目前關于316奧氏體不銹鋼中增氮降鎳增強其綜合力學性能的新型316奧氏體不 銹鋼的制備及應用尚未見相關報道。

【發明內容】

[0005] 為解決以上技術問題，本發明提供一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼及其制備方 法，增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼能夠提高316奧氏體不銹鋼的強度、硬度，提高綜合力學 性能，適用于食用品、醫用品、管道、化工等領域，并大大降低了生產成本，有著廣闊的應用 前景。
[0006] 為達以上目的，本發明一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼，其化學成分及重量百 分比計為：C :0· 04-0. 1% ;Si :芻 1% ;Mn :蘭 2% ;P :芻 0· 045% ;S :芻 0· 03% ;Cr :16-18% ; Ni :8-11% ;Mo :2-3% ;N :0-0· 36%，其余為基體 Fe。
[0007] -種制備增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼的方法，生產工藝流程為：烘干-裝料-抽 真空-原料熔化-布料器加脫氧劑-布料器添加氮化物-澆注，還包括固溶處理工藝，固溶 處理工藝參數為：在1100°C固溶處理Ih后快速冷卻，使固溶到基體中的化合物在常溫保存 在基體內。
[0008] 本發明與現有技術不同之處在于本發明取得了如下技術效果：
[0009] 本發明增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼能夠提高316奧氏體不銹鋼的強度、硬度，提 高綜合力學性能，此種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼適用于食用品、醫用品、管道、化工等 領域，并大大降低了生產成本，有著廣闊的應用前景
[0010] 下面結合附圖對本發明進一步說明。
【附圖說明】
[0011] 圖1是316奧氏體不銹鋼顯微組織圖；
[0012] 圖2是本發明增氮降鎳316奧氏體不銹鋼顯微組織圖；
[0013] 圖3是316奧氏體不銹鋼室溫拉伸斷口形貌圖；
[0014] 圖4是本發明增氮降鎳316奧氏體不銹鋼室溫拉伸斷口形貌圖；
[0015] 圖5是316奧氏體不銹鋼室溫沖擊斷口形貌圖；
[0016] 圖6是本發明增氮降鎳316奧氏體不銹鋼室溫沖擊斷口形貌圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下結合實施例，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0018] 氮含量的確定：氮作為不銹鋼中的合金元素具有穩定奧氏體組織，通過固溶強化 和晶界強化能提高耐腐蝕性能和力學性能的作用。但是在常壓下氮很難固溶到基體中，通 常收得率在50%左右，因此本發明采取加入氮化合金（高氮鉻鐵、高氮錳鐵）的方式提高鋼 液中的氮含量，設計的氮含量為1.0%，實際生產過程中由于含氮合金的快速分解、鋼液凝 固過程中氮氣的逸出，最終得到的氮含量〈0. 5%。
[0019] 鎳含量的確定：鎳作為強奧氏體形成元素，在奧氏體不銹鋼中具有穩定奧氏體組 織的作用。由于鎳資源成本較高、資源匱乏，因此在不損害鋼材性能的前提下選取其它合金 元素來代替鎳元素降低生產成本。研宄發現氮在奧氏體不銹鋼中的作用相當于鎳的18倍， 選取以氮代鎳已經成為不銹鋼研宄的必然趨勢。在保證試驗鋼獲得的組織仍為單一奧氏體 組織的前提下，本發明設計的鎳含量為9 %。
[0020] 生產工藝：
[0021] 在增氮降鎳316奧氏體不銹鋼實際的冶煉過程中，在氮元素、鎳元素變化的情況 下應嚴格要求其余元素的含量。生產工藝流程為：烘干-裝料-抽真空-原料熔化-布料 器加脫氧劑-布料器添加氮化物-澆注。
[0022] 固溶處理工藝：
[0023] 1100°C固溶處理Ih后快速冷卻，使固溶到基體中的化合物在常溫保存在基體內， 減少碳化物或氮化物的析出。
[0024] 高溫拉伸工藝：
[0025] 在Gleeble-1500D熱模擬實驗機上進行高溫拉伸試驗，試樣以20°C /s的加熱速率 加熱到1150°C，保溫2min以消除加熱不均勻引起的溫度梯度，再以10°C /s的速率分別降 至1100°C、1050°C、1000°C、950°C。以0. 05s4的應變速率進行拉伸直至斷裂。
[0026] L 配料
[0027] 本發明是在316奧氏體不銹鋼化學成分（C :0· 04-0. 1% ;Si :蘭1% ;Mn :蘭2% ; P :芻 0· 045% ;S :蘭 0· 03% ;Cr :16-18% ;Ni :10-14% ;Mo :2-3%，其余為 Fe)的基礎上，利 用高氮鉻鐵、高氮錳鐵、低碳鉻鐵、鉬鐵、純鎳、純鐵進行增氮降鎳冶煉獲得目標鋼種，所用 原料化學成分如表1所示。各元素的收得率如表2所示。實施例的化學成分如表3所示。 考慮到實際冶煉過程中有燒損現象的發生，冶煉8Kg實施例的實際加入量如表4所示。
[0028] 表1 :原料化學成分（％ )
[0029]
【主權項】
1. 一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼，其特征在于其化學成分及重量百分比計為：C : 0. 04-0. 1% ；Si 1% ；Mn 2% ；P 0. 045% ；S 0. 03% ；Cr ：16-18% ；Ni ：8-11% ； Mo:2-3% ;N:0-0. 36%，其余為基體 Fe。
2. -種制備如權利要求1所述的增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼的方法，生產工藝流程 為：烘干-裝料-抽真空-原料熔化-布料器加脫氧劑_布料器添加氮化物-澆注，其特征 在于：還包括固溶處理工藝，工藝參數為：在ll〇〇°C固溶處理lh后快速冷卻，使固溶到基體 中的化合物在常溫保存在基體內。
【專利摘要】本發明涉及一種增氮降鎳的316奧氏體不銹鋼，屬于冶金產品技術領域。在316奧氏體不銹鋼的基礎上采取增氮降鎳的方法增強鋼種綜合力學性能，并降低成本；冶煉產品的化學成分及含量(Wt％)：C：0.04-0.1；Si：≦1；Mn：≦2；P：≤0.045；S：≤0.03；Cr：16-18；Ni：8-11；Mo：2-3；N：0-0.36，其余為基體Fe。增氮降鎳，能夠提高316奧氏體不銹鋼的強度、硬度，提高綜合力學性能。
【IPC分類】C22C38-44, C22C33-04, C21D6-00, C22C38-58
【公開號】CN104611643
【申請號】CN201510029394
【發明人】楊吉春, 周莉, 董夢瑤, 張劍, 栗宏偉
【申請人】內蒙古科技大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月21日