[发明专利]一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料及其制备方法，所述奥氏体不锈钢材料按重量百分比计组成为：N:0.2～4.5％、Cr:13～20％、Ni:6～12％、Mo:0.2～3％、Si:0.1～1.2％、Mn:0.2～1.8％、V:0.5～20％，其余为Fe，所述颗粒为氮化钒硬质相颗粒；本发明的制备方法包括(1)雾化制粉，(2)压制生坯，(3)活化烧结，(4)固溶处理，(5)加工成品。本发明所述奥氏体不锈钢材料是在可控分解氨气的氛围中采用粉末冶金活化烧结直接致密化，得到的不锈钢中的硬质相颗粒为氮化钒硬质颗粒，起到很好的强度增强效果，工艺简单，生产成本低，制备周期短，可实现工业规模化生产。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料及其制备方法。

背景技术

不锈钢是一种在大气和淡水等弱腐蚀介质中不生铁锈，在酸、碱、盐和海水等苛刻腐蚀性介质中耐腐蚀的钢，具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损、外观精美等特性，广泛应用于石油、化工、化肥、制药、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等行业。奥氏体不锈钢是不锈钢中用量比较广泛的一类钢材，在世界范围内和在各主要不锈钢生产国中，铬镍奥氏体不锈钢的产量一般占不锈钢总产量的50～60％以上，奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，但是此类钢的固溶态强度偏低，限制了奥氏体不锈钢的使用和发展，为提高奥氏体不锈钢的强度，现有研究和报道的资料表明，通过加氮固溶强化、以锰代镍以及冷作硬化，可以提高奥氏体不锈钢的强度，但是高氮不锈钢在制备技术上难度比较大，以锰代镍型不锈钢严重降低耐腐蚀性，冷作硬化在一定程度上增加工时和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料及其制备方法，用以解决现有奥氏体不锈钢强度偏低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案通过合金化金属粉末在烧结过程中原位生成硬质相氮化钒颗粒增加奥氏体不锈钢的强度，具体方案为：

一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料，按重量百分比计组成为：N：0.2～4.5％、Cr：13～20％、Ni：6～12％、Mo：0.2～3％、Si：0.1～1.2％、Mn：0.2～1.8％、V：0.5～20％，其余为Fe，所述颗粒为氮化钒硬质相颗粒，均匀分布于奥氏体不锈钢基体中；

进一步地，所述的氮化钒硬质相颗粒的粒径小于1μm，体积分数为1～40％；

一种颗粒增强奥氏体不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照不锈钢制品要求进行原材料配料，采用粉末冶金雾化制粉技术进行冶炼制粉，得到成分可控的合金粉末，并对雾化合金粉末进行筛分、合批，得到满足不锈钢制品要求的合金粉末；

(2)对步骤(1)所得合金粉末进行常规压制成型或等静压成型，得到生坯；

(3)在可控分解氨气的气氛中对步骤(2)所得生坯进行活化烧结，并在烧结高温区采用氩气加压烧结使其致密化，在最高温度时保温保压1～6小时，得到烧结坯；

(4)对步骤(3)所得烧结坯进行去应力固溶处理，在700～1000℃下保温2～10小时，得到组织均匀的不锈钢坯料；

(5)根据使用要求加工成最终产品；

进一步地，所述步骤(1)粉末冶金雾化制粉过程中冶炼钢水的氧含量小于100ppm；

进一步地，所述步骤(1)中的合金粉末的粒度为10～100μm；

进一步地，所述步骤(2)中合金粉末常规压制成型的压力为400～800Mpa，等静压压制成型的压力为100～200Mpa；

进一步地，所述步骤(3)中的氩气加压的压力为10～50Mpa；

进一步地，所述步骤(3)中烧结高温区的温度为1100～1350℃。