[发明专利]中碳马氏体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明涉及中碳马氏体不锈钢及其制备方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明所要解决的是中碳马氏体不锈钢耐腐蚀性能不佳，以及现有技术为改善其耐蚀性需添加贵金属钼的问题，其技术方案是提供了中碳马氏体不锈钢，化学成分以重量百分比计：C：0.26～0.45％，Si≤1.0％，Mn：0.1～2.0％，P≤0.035％，S≤0.020％，Ni：0.1～2.0％，Cr：14.5～18.0％，Cu：0.05～0.50％，V：0.05～0.5％，Al≤0.03％，N：0.002～0.08％，余量为Fe。本发明中碳马氏体不锈钢具有优良的综合机械性能以及良好的耐盐雾腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及中碳马氏体不锈钢及其制备方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

马氏体不锈钢是一类Fe-Cr-C三元合金，可通过热处理(淬火、回火)对其机械性能进行调整，以得到所需的韧性和塑性，也可以提高硬度，以改善钢材抗磨损和抗擦伤的能力。

GB/T1200-2007、GB/T4356-2016中收录了碳质量分数为0.26％～0.45％的中碳马氏体不锈钢30Cr13、40Cr13(对应日本标准JIS G4303中的420J1、420J2)，相比碳含量≤0.25％的低碳马氏体不锈钢12Cr13、20Cr13，其具有更高的强度、硬度和更好的淬透性，在室温的稀硝酸和弱的有机酸中具有一定的耐蚀性(但不及12Cr13、20Cr13)。30Cr13主要用于高强度部件，承受高应力载荷并在一定腐蚀介质下的磨损件，如300℃以下工作的刀具、弹簧、喷嘴，400℃以下工作的轴、螺栓、阀门、轴承等。40Cr13适用于要求较高硬度及高耐磨性的热油泵轴、外科医疗用具、阀门、轴承、弹簧等零件。

中碳马氏体不锈钢30Cr13、40Cr13的主要缺点是耐腐蚀性能差，特别是耐点腐蚀性能差，而且难以通过钝化处理、提高表面光洁度等工艺提高耐腐蚀性能。目前提高中碳马氏体不锈钢耐腐蚀性能的主要方法是添加合金钼。如：ASTM A276/A276M-17中提供了S42010马氏体不锈钢，该牌号钢种通过适当提高铬含量、添加合金元素钼、镍，提高耐腐蚀性能，但该钢种的碳含量≤0.30％，因此，其强度和硬度偏低。GB/T 4356-2016标准中提供了钢种32Cr13Mo通过添加0.50～1.0％的钼提高耐腐蚀性能。为提高中碳马氏体不锈钢耐腐蚀性能，一般至少需要添加0.50％的Mo，但是钼铁合金价格昂贵，每增加单位质量分数的Mo增加的成本比增加单位质量分数的Cr高10倍以上，添加钼对中碳马氏体不锈钢的生产成本影响显著。CN106148648A虽然提供了一种通过淬火配分热处理提高30Cr13耐腐蚀性能的方法，但该专利采用的热处理工艺复杂，而且钢的综合性能对工艺较为敏感，难以在大规模生产中推广使用。

因此，提供耐蚀性优良且成本不高的中碳马氏体不锈钢，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供中碳马氏体不锈钢及其制备方法，以解决中碳马氏体不锈钢耐腐蚀性能不佳，以及现有技术为改善其耐蚀性需添加贵金属钼的问题。

本发明提供了中碳马氏体不锈钢，化学成分以重量百分比计：C：0.26～0.45％，Si≤1.0％，Mn：0.1～2.0％，P≤0.035％，S≤0.020％，Ni：0.1～2.0％，Cr：14.5～18.0％，Cu：0.05～0.50％，V：0.05～0.5％，Al≤0.03％，N：0.002～0.08％，余量为Fe。

进一步地，所述马氏体不锈钢的化学成分以重量百分比计，满足以下至少一项：Si：0.28～0.65％；P：0.012～0.027％；S：0.002～0.005％；Ni：0.11～1.5％；Al：0.011～0.027％。

进一步地，Cr％+3V％+0.3Cu％-11C％-7N％≥12.5。

优选地，Cr％+3V％+0.3Cu％-11C％-7N％＝12.7～13.8。