[发明专利]耐腐蚀易成型特种钢及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种特种钢及其加工方法。

背景技术

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。

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。

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

发明目的：针对现有技术中某些化工设备零件的特殊要求，本发明的第一个目的是提供一种耐腐蚀易成型特种钢，本发明的另一个目的是提供该耐腐蚀易成型特种钢的加工方法。

技术方案：本发明所提供的耐腐蚀易成型特种钢，其成分重量百分比为：含有碳0.05～0.1％，铬19～21％，镍4～8％，铜0.1～0.12％，钨0.4～0.5％，镁0.4～0.5％，钼0.1～0.12％，其余为铁。

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、轧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，控制钢材中铬的含量为19～21％(重量百分比)，最优含量为20％。

同时，加入少量的镍，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，而且更为坚韧，有磁性和良好的可塑性，焊接性能也好；在650～1000℃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％。

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。

此外，加入少量的镁和钼，可使得钢的晶粒更加细致均匀，易加工成型，同时较之于普通钢材，其具备一定的阻尼特性，在具备更高的耐磨性和耐高温性的同时，具备一定的减震性能，从而满足一些对舒适性、安全性更高的应用需求。

本发明的一个优选方案为：所述耐腐蚀易成型特种钢，其成分重量百分比为：含有碳0.08％，铬20％，镍7％，铜0.1％，钨0.4％，镁0.45％，钼0.11％，其余为铁。

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，可以进一步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℃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％。

本发明含铌的一个优选方案为：所述耐腐蚀易成型特种钢，其成分重量百分比为：含有碳0.08％，铬20％，镍7％，铜0.1％，钨0.4％，镁0.45％，钼0.11％，铌0.37％，其余为铁。

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。

所述的锻造，其温度为1530～1580℃，热处理扩散退火温度1100～1150℃，4～6小时，固溶处理温度1050～1150℃，2小时，时效处理为560℃。

所述的正火温度为950℃～970℃。