[发明专利]一种奥氏体不锈钢

说明书

技术领域

   本发明涉及一种不锈钢，尤其涉及一种奥氏体不锈钢。

背景技术

不锈钢的热强性和持久性是重要的两个质量评判标准。热强性是指耐热钢在高温和载荷共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。在评定高温条件下材料的力学性能时，必须用热强性来评定。尽管奥氏体不锈钢具有如下物理特性：1、线膨胀系数大，2、良好的耐腐蚀性，3、优良的塑性，4、具有耐高温性能，5、具有良好的耐低温性。但是，热裂纹和晶间腐蚀的影响因素是该类不锈钢焊接是须首要考虑的，同时其热强性和持久性有待进一步加强。

产生晶间腐蚀的不锈钢在受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。当晶界的Cr的质量百分比低到小于12%时，就形成所谓的“贫Cr区”，在腐蚀介质作用下，贫Cr区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。防止晶界腐蚀的措施有：减少焊缝中的含碳量，可以减少和避免形成Cr的碳化物，从而降低形成晶界腐蚀的倾向，含碳量在0.04%以下，称为“超低碳”不锈钢，就可以避免Cr的碳化物生成。

此外，在不锈钢中如果不含Mo，Cr含量再高也很难获得满意的抗点蚀性能，但只有在含Cr钢中Mo才能发挥作用。并且，Cr含量越高,Mo提高不锈钢的耐点蚀性能效果越明显。以此，在不锈钢中，Mo能促使不锈钢表面钝化，具有增强不锈钢抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力，同时增强和改善不锈钢的强度和高温力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢解决现有技术中存在的奥氏体不锈钢的热强性和持久性、强度等性能有待加强，同时不锈钢焊接产生的热裂纹和晶间腐蚀问题。

本发明的技术解决方案是：

一种奥氏体不锈钢，该不锈钢的组份质量百分比（wt%）为：C：不大于0.08, Si：0.5-1.0, Mn：≦0.80,P≦0.030,S≦0.018,Cr：19-21,Ni：10.0-12,Mo：2.5-3.0,Ti：0.6-1.0,Nb：0.6-0.9，余量为Fe。

进一步改进在于：所述奥氏体不锈钢的组份质量百分比（wt%）为：C：不大于0.05, Si：0.6-0.8, Mn：≦0.60,P≦0.020,S≦0.014,Cr：19.6-20.8,Ni：10.3-11.7,Mo：2.7-2.9,Ti：0.7-0.9,Nb：0.64-0.88，余量为Fe。

进一步改进在于：所述奥氏体不锈钢采取线能量为1kJ/cm以下施焊，进行冷却速度为20℃/s以上冷却，多层焊的层间温度为50℃以下。

优选为，所述奥氏体不锈钢采取线能量为0.7kJ/cm施焊，进行冷却速度为22℃/s冷却，多层焊的层间温度为50℃。

本发明一种奥氏体不锈钢在其组份中增加Nb，且质量百分比优选为0.6%-0.9%，来提高奥氏体不锈钢的热强性和持久性。在不锈钢中增加Nb，且Nb的质量百分比在达到0.5%-2.0%时，既能提高奥氏体不锈钢的热强性，又能提高奥氏体不锈钢的持久性。本发明一种奥氏体不锈钢，其Nb的质量百分比优选为0.6%-0.9%，从而保证不锈钢的热强性提高20%以上，其持久性提高10%以上。

同时，本发明一种奥氏体不锈钢在其组份中增加Ti，且质量百分比优选为0.6%-1.0%，是因为Ti比Cr更易与C结合形成稳定的碳化物的元素，当Ti的加入量大于C的5倍，就可以是绝大部分的C的存在于Ti的碳化物中，因而是固溶碳的质量百分比降到0.03%以下，这就能保证Cr在不锈钢中的有效固溶浓度。由于Cr在不锈钢中有效固溶浓度得到保证，从而改善钢的抗晶间腐蚀性能力。

Mo能促使不锈钢表面钝化，具有增强不锈钢抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力，铁素体不锈钢中如果不含Mo，Cr含量再高也很难获得满意的抗点蚀性能，但只有在含Cr钢中Mo才能发挥作用。并且，Cr含量越高,Mo提高不锈钢的耐点蚀性能效果越明显。在该种奥氏体不锈钢中Mo的质量百分比含量优选为2.5%-3.0%时，Mo提高耐点蚀性能的能力相当于Cr的3倍，同时增强和改善了不锈钢的强度和高温力学性能。

该种奥氏体不锈钢，鉴于其物理特性，应优选采取小线能量1kJ/cm以下施焊，20℃/s以上快速冷却，多层焊是要控制50℃以下较低的层间温度。力求焊缝含有适量的铁素体，以防止热裂纹的产生。在石油化工如加氢反应器等具体产品，对焊缝铁素体就有明确规定。