[发明专利]铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢，特别涉及一种铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，该钢种用来替代传统的18-8型奥氏体不锈钢。

背景技术

18-8系列奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等是传统的奥氏体不锈钢，俗称“304”，该系列钢因其良好的耐腐性能、热加工性能、冷加工性能及综合机械性能，在生产上得到广泛稳定的长期应用。但是该钢种由于含有较高的贵金属Ni，产品价格十分昂贵，加之Ni资源在全世界非常紧缺，再该钢种的自身强度偏低，抗磨损腐蚀能力较小。因而限制了更广泛的运用空间及诸多的应用领域。因此，开发一种节镍型、能替代传统18-8型奥氏体不锈钢钢种具有无限的现实意义及历史意义，然而至今为止，能在耐腐蚀性能、耐磨损耐腐蚀性能、综合机械性能及加工性能上超过传统18-8型(304)的节镍不锈钢钢种尚未见有报道。以节镍为主，部分用途可取代最常用的奥氏体不锈钢ASTM304或SUS304，开发综合性能与304相近的奥氏体不锈钢材料，近几年在国内非常热门，如201不锈钢。201不锈钢是一种节镍型的不锈钢，市场上大量使用的201材料中含有较高的碳和偏低的铬，其耐腐蚀性也远不如304牌号。例如一种节镍型不锈钢，C≤0.10％，Si≤0.8％，8.5％＜Mn＜10.0％，Cr14-15％，Ni≤1.2％，P≤0.05％，S≤0.03％，N≤0.20％，其余为铁。铬含量低，加上太低的镍，耐腐蚀性能即便是在弱腐蚀环境下也不如常用的奥氏体不锈钢；尽管用量很大，但这类钢耐腐蚀性差一直是比较严重棘手的质量问题。腐蚀、磨损和疲劳断裂是金属材料在使用过程中导致功能失效最主要的原因，所以在对材料的保护要求有静态腐蚀、动态腐蚀(磨损腐蚀)。材料磨损腐蚀分磨粒磨损、表面疲劳磨损、微动磨损、空泡腐蚀及多相流腐蚀与应力腐蚀、冲刷腐蚀，磨蚀磨损或磨损腐蚀，简称磨蚀。铬锰氮系列不锈钢(以下简称200系钢)以Mn-N代Ni，材料成本显著降低，性能也出现一系列变化，降低Ni后，为了保证奥氏体组织必须有足够高的Mn、C和N来增加镍当量，因此造成铬锰氮系列不锈钢具有下列问题：(1)固溶处理后的抗拉强度偏高，一般为800-1100MPa；(2)冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数K＞15，加工难度大，过程成本增加；(3)200系钢弯曲成形、冷镦和冲压性能较差；(4)传统的200系钢对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改变其敏感性；(5)200系钢使用性能研究数据缺乏。200系钢由于其稳定奥氏体元素含量比304相对要高，抗磁性能优于304，这类钢存在的问题较多，主要是成份设计不太科学合理，在这类钢种，有的不含镍，但其强度偏高，延伸率较低，冷加工硬化指数高，冷轧成材率低，耐蚀性能差等等缺点，故其应用也受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合机械性能、耐腐蚀性能、塑韧性、耐磨性能优于国标304奥氏体不锈钢水平，在化学成份中含镍又低或不含镍的节镍型铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢。

针对上述目的，本发明的技术方案通过对合金元素与相平衡及冷变形马氏体转变温度点关系的计算，通过研究合金元素对节镍型奥氏体含稀土不锈钢各种性能的影响，并通过微合金化，来提高钢的各项性能，在此基础上科学地设计了钢种的化学成份。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢，其成分质量百分比为：C0.06-0.11，Mn14-19，Si0-3，P≤0.054，S≤0.03，Cr16-18，N0.1-0.4，Cu1.0-2.5，Mo0-3，Ni0-2，Re0-0.22，余铁和不可避免杂质。

所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含钛，其质量百分比为：0-0.8。

所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含铌，其质量百分比为：0-1。

所述的铬锰钢钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含钒，其质量百分比为：0-2。

所述的铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢还含铝，其质量百分比为：4-5。

本发明的设计思路是降碳、镍，保证必要的铬含量，以确保其耐腐蚀性能和降低生产成本；选择合适的氮含量，加一定量的锰、铜、硅、钼和稀土元素，以稳定组织和改善性能；进行相平衡计算和成分设计，并逐步优化成分，开发综合机械性能、耐腐蚀性能、塑韧性、耐磨性能优于国标304奥氏体不锈钢水平的奥氏体不锈钢新钢种。