[发明专利]一种高强度奥氏体抗菌不锈钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高强度的奥氏体抗菌不锈钢，属于不锈钢材料领域。该不锈钢的重量百分比成分为：C：≤0.03％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；Cu：3.5～4.5％；Ni：11.0～13.0％；Al：1.0～1.5％；Cr：17.0～19.0％；N：≤0.005％；S≤0.010％；P：0.05～0.10％；余量为Fe。本发明利用P的强烈固溶强化作用，富Cu相、NiAl相两种纳米析出相析出强化方式，充分发挥它们在钢中的复合强化作用。通过分级时效热处理调控，达到NiAl相先析出，富Cu相后析出，获得了一种具有高强度的奥氏体抗菌不锈钢。

技术领域

本发明涉及不锈钢领域，具体涉及一种具有高强度的奥氏体抗菌不锈钢。

背景技术

奥氏体不锈钢是在高温和室温下均以奥氏体组织为主的Fe-Cr-Ni或Fe-Cr-Mn-Ni-(N)型不锈钢。Fe-Cr-Ni型奥氏体不锈钢是现有五大类不锈钢中综合性能最好、牌号最多、品种规格最全、使用范围最广、发展最快、产量最大、消费领域最宽的一类不锈钢。该类不锈钢在多种腐蚀介质中具有优异的耐蚀性，并且综合力学性能良好，同时工艺性能和可焊性能优良，因而在食品、化工及轻工等多种领域中获得了广泛的应用。奥氏体不锈钢的非铁磁性和良好的低温韧性也进一步扩大了其应用范围。

含铜奥氏体抗菌不锈钢是在Fe-Cr-Ni型奥氏体不锈钢基础上发展的一种钢铁新材料，其利用Cu合金化，持续溶出的微量Cu离子，而表现出强烈、广谱和持久的杀菌功能，这种兼具结构和功能一体化的新材料具有广阔的应用前景。

然而，含Cu的Fe-Cr-Ni型奥氏体抗菌不锈钢的强度、硬度偏低，不宜用于承受较重负荷及对硬度和耐磨性有要求的设备或部件。因此，如果能赋予含Cu奥氏体抗菌不锈钢更高的强度和硬度，同时不降低原有Fe-Cr-Ni型奥氏体抗菌不锈钢的优异综合性能，那么将会更加拓宽奥氏体抗菌不锈钢的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度奥氏体抗菌不锈钢及其制备方法，通过P的固溶强化和纳米析出相协同强化技术以及分级热处理工艺，实现富Cu相和NiAl相的析出，充分发挥固溶强化和析出强化的复合强化作用，实现含Cu奥氏体抗菌不锈钢更高的强度。

本发明的技术方案是：

一种高强度奥氏体抗菌不锈钢，按重量百分比计，化学成分如下：

C：≤0.03％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；Cu：3.5～4.5％；Ni：11.0～13.0％；Al：1.0～1.5％；Cr：17.0～19.0％；N：≤0.005％；S≤0.010％；P：0.05～0.10％；余量为Fe。

作为优选的技术方案，本发明所述高强度奥氏体抗菌不锈钢中，限制了Ni和Al的含量关系，按重量百分比计，Ni和Al含量满足：(Ni-8％)/Al≥3。

本发明所述高强度奥氏体抗菌不锈钢的制备方法为：

(1)按化学成分要求混合原料，经过真空感应冶炼和浇注获得钢锭；

(2)钢锭在1250～1300℃下保温4小时以上后锻造：初锻温度1150～1200℃，终锻温度1000～1100℃，锻造过程进行多向(纵-横-纵三向)大压下量锻打，首次压下量不超过10％，其它单次压下量高于20％，总锻造比12，锻造后空冷至室温；

(3)锻造后进行固溶处理和分级时效热处理。

所述分级固溶处理和时效热处理方法为：

1)首先，在1050～1100℃固溶，固溶时间为0.5～2小时，空冷；

2)其次，在760～860℃进行第一次时效热处理，时效时间为2～4小时，空冷；

3)然后，在650～700℃进行第二次时效热处理，时效时间为4～6小时，空冷；