[发明专利]稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明涉及稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢及其制备方法，属于不锈钢合金制造技术领域。本发明所要解决的技术问题是现有高碳马氏体不锈钢大量碳化物的形成对产品耐腐蚀性能和加工性能产生不利影响。本发明不锈钢组分包括C 0.85～1.10％、Cr 16.0～19.0％、RE0.05～0.10％、Mn≤1.00％、Mo≤1.20％、V≤0.15％、Si≤0.80％、P≤0.035％、S≤0.008％、Ni≤0.60％，制备方法包括冶炼、浇铸、热轧/锻造、退火热处理的步骤。本发明可降低不锈钢共晶碳化物的析出、改变共晶碳化物的分布形式，有效提高材料的耐腐蚀性能和综合力学性能，大幅度降低了材料加工制造成本。

技术领域

本发明属于不锈钢合金制造技术领域，具体涉及稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

高碳马氏体不锈钢是一种主要通过增加钢材含碳量来提高材料耐磨性能的不锈钢，该类不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性和耐磨性而被广泛用于轴承套圈、轴承滚动体、精密轴、量具、手术器械等领域。该类不锈钢材料基体中含有高的碳含量，常见高碳马氏体不锈钢其碳含量一般在1％左右，远远高于常用不锈钢，而不锈钢材料中碳极易与不锈钢中的铬元素形成碳化物Cr₂₃C₆，导致不锈钢基体晶间贫铬产生晶间腐蚀现象，特别是高碳马氏体不锈钢，碳化物不仅以碳化铬的形式析出降低材料耐蚀性，且随着碳含量的增加，碳化物逐渐由点状弥散形式向以网状形式转变分布于晶界，网状碳化物又会极大的降低材料的热加工性能。因此一般在不锈钢生产制造时，会采用多种冶炼方式如AOD氩氧炉吹碳、VD真空脱碳/氮等，尽可能去除钢中的碳元素以保证材料的耐腐蚀性能。但是，较低的碳含量不能达到增强材料强度、硬度、提高耐磨性的功能要求。为改善高碳马氏体不锈钢的以上缺点，避免高碳马氏体不锈钢网状碳化物对热加工性能及后续材料综合性能的影响，实际生产中通常采用对铸坯/锭开坯的方式即轧制开坯或锻造开坯来破碎铸坯/锭中的晶间网状碳化物，或者后期对成品进行多次调质热处理固溶碳降低碳化物析出等方式来改善材料性能，使得材料的加工流程复杂、加工制造成本增加，影响了材料的推广使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有高碳马氏体不锈钢大量碳化物的形成对产品耐腐蚀性能和加工性能产生不利影响。

本发明解决上述问题的技术方案是提供稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢，包括以下重量百分比组分：C 0.85～1.10％、Cr 16.0～19.0％、RE 0.05～0.10％、Mn≤1.00％、Mo≤1.20％、 V≤0.15％、Si≤0.80％、P≤0.035％、S≤0.008％、Ni≤0.60％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

作为优选的，稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢包括以下重量百分比组分：C0.85～ 1.00％、Cr 17.0～19.0％、RE 0.05～0.10％、Mn 0.20～0.80％、Mo 1.05～1.20％、V 0.08～0.12％、 Si≤0.80％、P≤0.035％、S≤0.008％、Ni≤0.60％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

其中，RE为镧系或铈系稀土元素中的至少一种。

为了解决现有高碳马氏体不锈钢制备方法中需要轧制/锻造开坯，或者对成品进行多次调质热处理，加工流程复杂的问题，本发明还公开了稀土型微合金化高碳马氏体不锈钢的制备方法，包括合金冶炼、浇铸、热轧/锻造、热处理的步骤，按照上述高碳马氏体不锈钢组分进行冶炼，出钢浇铸前控制钢水过热度，控制合金在900～1100℃进行热轧/锻造，热轧/锻造后进行退火热处理。

作为优选的，控制合金在1050～1100℃进行热轧/锻造。

进一步的，开轧/开锻温度控制在≤1100℃，终轧/终锻温度控制在≥900℃。

其中，冶炼过程先对除稀土元素之外的其它组分进行冶炼，出钢前在钢包中加入稀土合金。

具体的，浇铸温度控制在钢水凝固温度以上20～50℃