專利名稱：含有碳-氮復(fù)合添加劑的高強(qiáng)度/抗腐蝕性奧氏體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，與碳鋼的機(jī)械性能，諸如強(qiáng)度和延展性能夠通過熱機(jī)械處理或通過各種熱處理的相變來提高不同，使用熱處理方法提高奧氏體不銹鋼的機(jī)械性能是困難的。因而，奧氏體不銹鋼主要依賴添加合金元素來提高大部分性能。因此，在新型合金的開發(fā)中最重要的技術(shù)問題是在通過最小化高價(jià)合金元素的含量或者通過以經(jīng)濟(jì)型合金元素替代高價(jià)合金元素來降低制造成本的情況下，確保包括強(qiáng)度、延展性或抗腐蝕性的性能最佳。在以前的研究或發(fā)明中報(bào)道的大多數(shù)奧氏體不銹鋼含有16 20wt. %的鉻(Cr)、 6 12wt. %的鎳(Ni)、0 2wt. %的鉬(Mo)、和0. 03 0. 15wt. %的碳(C)，并且呈現(xiàn) 500 600MPa的抗拉強(qiáng)度和40%的延伸率。在上述合金元素中，鎳(Ni)是有效的奧氏體穩(wěn)定化元素，其有助于提高鍛造性。 總供給量65%以上的鎳(Ni)被消耗用來生產(chǎn)奧氏體不銹鋼。然而，自2001年起在隨后的六年內(nèi)鎳(Ni)的價(jià)格持續(xù)上漲了 700%以上，尤其是， 在2007年時(shí)價(jià)格翻倍，因此，鎳(Ni)的價(jià)格已經(jīng)變成決定不銹鋼價(jià)格的主要指標(biāo)。除經(jīng)濟(jì)角度外，因?yàn)殒?Ni)能夠?qū)θ似つw造成過敏反應(yīng)且在再循環(huán)過程中釋放毒性氣體，因此， 鎳(Ni)也會對人體健康和環(huán)境造成副作用。因而，為了解決與含有高含量鎳(Ni)的傳統(tǒng)不銹鋼相關(guān)的問題，已經(jīng)開發(fā)了 Fe-Cr-Mn合金(或STS 200合金)，以及由于添加氮(N)而具有理想物理化學(xué)性能的高氮奧氏體不銹鋼。氮(N)是非常有效的奧氏體穩(wěn)定化元素，有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)包括固溶體硬化、機(jī)械強(qiáng)度增加伴隨的延展性下降較少、和提高的抗腐蝕性。由于難以在制造過程中確保鋼中高含量的氮(N)，因此迄今為止高氮不銹鋼還沒有商業(yè)化。近來，已經(jīng)進(jìn)行了多種研究來開發(fā)有效的制造方法，結(jié)果，加壓感應(yīng)熔煉、高壓電渣重熔(PESR)、粉末冶金、和在氮?dú)夥諊氯芤簼B氮已經(jīng)被提議。然而，高氮不銹鋼商業(yè)化的主要障礙是要求專門的制造加工設(shè)備，諸如加壓感應(yīng)熔煉爐或PESR，這要求昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的處理步驟。加壓處理對制造高氮不銹鋼的大尺寸鑄錠是尤其必需的，這是因?yàn)榧訅禾幚頃_保液態(tài)金屬中有高含量的氮(N)并且會最小化δ鐵素體間隙，該δ鐵素體間隙在凝固期間會顯著降低氮(N)溶解度。因而，改進(jìn)傳統(tǒng)的熔煉設(shè)備或在加壓過程中引入新的設(shè)備對采用加壓熔煉設(shè)備制造高氮不銹鋼而言是必然的，因此，高氮不銹鋼還沒有被商業(yè)化。近來，H. Berns等人在國際專利申請?zhí)朠CT/EP2005/008960中公開了奧氏體鋼，其含有最少量的鎳(Ni)、16 21wt. %的鉻(Cr)、16 21wt. %的錳(Mn)、0. 5 2wt. %的鉬(Mo)、和0. 8wt. %或更多量的碳(C)和氮(N) ([C+N])，作為解決上述制造過程中的問題的提議。然而，H. Berns等人公開的發(fā)明包含相對高含量的錳(Mn)，其隨后降低了抗腐蝕性。本發(fā)明人已經(jīng)研發(fā)并制造了具有提高的經(jīng)濟(jì)效益、高強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N 奧氏體不銹鋼，其中同時(shí)添加了碳(C)和氮(N)而非鎳(Ni)作為間隙元素。因此，高價(jià)格鎳(Ni)的含量能夠被降到最低，且通過控制兩種間隙元素碳(C)和氮(N) (C+N、C/N)以及那些置換元素錳(Mn)、鉻(Cr)、鉬(Mo)和鎢(W) (Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5W+Mo)的含量，強(qiáng)度和抗腐蝕性能夠得到提高。此外，該合金與傳統(tǒng)高氮不銹鋼相比更有經(jīng)濟(jì)競爭力，這是因?yàn)槠淠軌蛲ㄟ^除加壓過程以外的傳統(tǒng)熔煉爐來生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是解決上述問題，因而，本發(fā)明的目的是通過控制間隙元素 (C+N、C/N)和置換元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5ff+Mo)的含量來提供具有提高的強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述奧氏體不銹鋼的制造方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了 C+N奧氏體不銹鋼，向其中同時(shí)添加了碳(C)和氮(N) 作為間隙元素，因此，鎳(Ni)的含量被最小化，鎳是高價(jià)格的合金元素，對環(huán)境和人體健康有害。結(jié)果，形成的奧氏體不銹鋼提供了改進(jìn)的經(jīng)濟(jì)效益。使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的制造方法可以制造具有經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)成本的合金， 并因此能夠提高合金的價(jià)格競爭力。而且，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的奧氏體不銹鋼具有良好的機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度高于850MPa)和均勻的伸長率(高于45% )，其通過控制間隙元素 (C+N、C/N)和置換元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0. 5ff+Mo)的含量來獲得。此外，由于高合金氮(N) 和最低含量的鎳(Ni)(鎳會對人體造成過敏反應(yīng))，本發(fā)明的合金也顯示良好的抗腐蝕性和生物相容性。因此，根據(jù)本發(fā)明的奧氏體不銹鋼可有效應(yīng)用于包含醫(yī)學(xué)生物質(zhì)(medical biosubstance)的各種功能組件、手表和附件的制造，以及要求高水平強(qiáng)度和抗腐蝕性的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼和近海建筑物領(lǐng)域，脫鹽工廠，用于油氣安裝/采集的材料，和用于運(yùn)輸設(shè)備的材料中。


通過參考附圖對某些示例性實(shí)施方案進(jìn)行描述，本文描述的以上和/或其他方面將變得更加清楚，其中圖1是氮(N)溶解度作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Fe-Cr-Mn基合金和 Fe-Cr-Mn-0. 4C基合金溫度的函數(shù)的變化圖示；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼制備方法的流程圖；圖3是詳細(xì)圖示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N 奧氏體不銹鋼制備步驟中調(diào)節(jié)氮(N)含量的第4步的流程圖；以及圖4是本發(fā)明實(shí)施例和對比實(shí)施例之間抗點(diǎn)腐蝕性的對比圖示。*圖2和圖3的主要參考數(shù)字的描述*S100:投料母合金 S300:熔煉母合金 S420:注入氮?dú)?br> S200:維持真空 S400:調(diào)節(jié)氮含量
S500:攪拌熔融合金 S700:熱軋
S440:調(diào)節(jié)壓力 S600:形成鑄鍵 S800:水淬火
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖對某些示例性實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的描述。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，具有高強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼由以下組成8至12wt. %的錳(Mn) ；15至20wt. %的鉻(Cr) ；2wt. %或更少的鎳(Ni) ；4wt. %或更少的鎢(W) ；2wt. %或更少的鉬(Mo) ；0. 6至1. Owt. %的C+N含量；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)。錳(Mn)與鉻(Cr)之比(Mn/Cr)為0. 5 至 1. 0。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，因?yàn)楸景l(fā)明中錳(Mn)的含量低于國際專利申請?zhí)朠CT/ EP2005/008960中H. Berns等人公開的不銹鋼的錳的含量(即16至21wt. %的錳(Mn))，因此，獲得了改進(jìn)的抗點(diǎn)腐蝕性。錳(Mn)和鉻(Cr)的總含量([Mn+Cr])為30wt. %或更少。氮(N)含量為0. 3wt. %或更多。鎢(W)和鉬(Mo)的總含量(0. 5W+Mo)為3wt. %或更低。如果0. 5ff+Mo含量超過 3wt. %，制造成本增加，殘留的δ鐵素體的量升高，且形成有害的第二相。以下將詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的奧氏體不銹鋼的合金元素。盡管鎳(Ni)會有效穩(wěn)定奧氏體相，但是考慮到高的價(jià)格和對環(huán)境和人體健康的副作用，鎳(Ni)含量被限制在盡可能低。然而，考慮到向奧氏體不銹鋼中添加微量的鎳 (Ni)能夠改進(jìn)熱和/冷成形性，并抑制凝固期間δ鐵素體從液相形成，鎳(Ni)的添加限制在2wt. %以內(nèi)。鉻(Cr)是確保不銹鋼抗腐蝕性的必需合金元素，大部分奧氏體不銹鋼包含 15wt. %或更多的鉻(Cr)。然而，過量添加鉻(Cr)會造成凝固后形成殘留過剩的δ鐵素體，并促進(jìn)熱處理期間各種第二相沉淀，這削弱了不銹鋼的抗腐蝕性和成形性。因此，在不銹鋼中，鉻(Cr)含量限制在15 20wt. %。錳(Mn)為奧氏體穩(wěn)定化元素，其能夠代替高價(jià)格的鎳(Ni)。此外，當(dāng)向不銹鋼中添加時(shí)，錳(Mn)會提高氮(N)的溶解度，并因而提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。然而，過量添加的錳 (Mn)通常與不銹鋼基體中的硫(S)或氧(0)相結(jié)合，形成非金屬夾雜物，諸如硫化錳(MnS) 或氧化錳(MnO)。非金屬夾雜物作為點(diǎn)腐蝕的起始位點(diǎn)，因而它們會削弱奧氏體不銹鋼的抗點(diǎn)腐蝕性。因此，錳(Mn)含量限制在8 12wt. %。與鉻(Cr)相似，鉬(Mo)也會改進(jìn)奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性。然而，過量添加的鉬 (Mo)也能夠增加凝固后殘留δ鐵素體的量，且與鉻(Cr)相似，會誘發(fā)形成有害的第二相。 此外，加入大量的Mo能夠增加制造成本。因此，鉬(Mo)含量被限制在2wt. %或更少。鎢(W)能夠有效取代鉬(Mo)，這是因?yàn)殒u(W)有穩(wěn)定鐵素體相并提高抗點(diǎn)腐蝕的能力，相當(dāng)于鉬(Mo)含量的1/2當(dāng)量。此外，鎢(W)會增加不銹鋼的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性。同樣，鎢(W)在無氧化氣氛中會改善一般抗腐蝕性，促進(jìn)金屬鈍化，并改善合金的抗點(diǎn)腐蝕性。然而，作為鐵素體穩(wěn)定化元素，不銹鋼中過量存在的鎢(W)能夠增加δ鐵素體的量，且也與鉬(Mo)相似會提高制造成本。因此，鎢(W)含量被限制在%或更少。此外， 為了獲得高的抗腐蝕性和經(jīng)濟(jì)的制造成本，0. 5ff+Mo含量被限制在3wt. %或更少。氮(N)與碳(C)和錳(Mn) —起作為奧氏體穩(wěn)定化元素添加，以取代存在上述問題的鎳(Ni)，并在不造成可察覺的延展性下降的情況下提高強(qiáng)度，以及促進(jìn)包括抗點(diǎn)腐蝕性的抗腐蝕性。因而，0.3wt. %或更高含量的氮(N)已經(jīng)被用作此種作用。然而，過量的氮 (N)能夠造成延展性的降低和延展性向脆性的轉(zhuǎn)變。與氮(N)相似，添加碳(C)以穩(wěn)定奧氏體相，并通過固溶體硬化來改善不銹鋼的機(jī)械強(qiáng)度。然而，過量的C能夠降低韌性，在晶界形成碳化物，諸如M23C6或M6C,這使晶界敏化， 造成抗腐蝕性下降。因?yàn)檫@些原因，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的不銹鋼中碳(C)和氮(N)的總含量 (_])被限制在0. 6 1. Owt. %0同時(shí)，圖1圖示了氮?dú)夥謮簽镮atm下，不含碳(C)的Fe-Cr-Mn基三元合金(即 Fe-18Cr-10Mn、Fe_15Crl5Mn、和 Fe-13Cr-20Mn 合金)和含 0. 4wt. % 碳(C)的 Fe-Cr-Mn-0. 4C基三元合金中計(jì)算出的氮(N)溶解度的結(jié)果。參見圖1，通過添加碳(C)，液相金屬中氮(N)溶解度從0. 38wt. %降低至0. 3wt. %。然而，因?yàn)橥ㄟ^添加碳(C)而在凝固期間S鐵素體形成下降造成的氮(N)溶解度下降被明顯抑制，所以能夠降低合金氮(N) 的損失。該現(xiàn)象發(fā)生是由于通過添加碳(C)高溫下奧氏體相穩(wěn)定性增加且鐵素體相穩(wěn)定性下降造成的。基于這種認(rèn)知，當(dāng)將碳(C)和氮(N)同時(shí)添加到不銹鋼基體中時(shí)，能夠獲得大氣壓(即氮?dú)夥謮簽镮atm下)下靶向氮(N)的溶解度。此夕卜，以下將解釋將碳(C)和氮(N)含量(C+N)限定在0. 6 1. Owt. %范圍內(nèi)的原因。添加的氮(N)會增加奧氏體基體的自由電子密度，其轉(zhuǎn)而促進(jìn)金屬鍵合性質(zhì)并加強(qiáng)奧氏體基體中的短程有序分布(short-range ordering)。由于通過添加氮(N)誘導(dǎo)的此種特征原子鍵合，可以通過合金元素的偏析來限制有害第二相的產(chǎn)生，并因而改善延展性和抗腐蝕性。換句話說，通過添加氮(N)來改進(jìn)鋼的一般性能的物理基礎(chǔ)能夠從自由電子密度的增加中找到。另一方面，與預(yù)定含量范圍的氮(N)不同，添加碳(C)對鋼的自由電子密度未產(chǎn)生明顯的影響。然而，如果向不銹鋼基體中組合添加碳(C)和氮(N)，由于兩元素之間的協(xié)同作用，與僅添加氮(N)的合金相比，不銹鋼將會呈現(xiàn)非常高的自由電子密度。自由電子密度隨碳(C)和氮(N)的含量([C+N])逐漸增加，在[C+N] % 0. 85wt. %時(shí)達(dá)到最大值，此后開始下降。因此，基于上述物理基礎(chǔ)，也為了防止由于過量添加碳(C)和氮(N) 造成不需要的二次沉淀相的產(chǎn)生，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案總C+N含量被限制在0. 6 1. Owt. %。此外，根據(jù)本發(fā)明的具有高強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼的制造方法包括如下步驟=Sioo 投料母合金，其中將母合金投入真空熔煉爐中，母合金的化學(xué)組成為 (所有的均以重量百分比計(jì))純鐵、Fe-50% Mn,Fe-60% Cr、Fe_58. 8% Cr-6. 6% Ν、75· 1% Mn-17. 4% Fe-6. 8% C、鎢(W)和/或鉬(Mo) ；S200 維持真空，其中將投有母合金的真空熔煉爐維持在真空下；S300 熔煉母合金，其中加熱真空熔煉爐并熔煉母合金；S400 調(diào)節(jié)氮(N)含量，其中將氮?dú)庾⑷胝婵杖蹮挔t中；S500 攪拌熔煉的合金，其中攪拌熔煉的母合金； S600 形成鑄錠，其中通過從真空熔煉爐中澆注熔煉的合金來形成鑄錠；S700 熱軋形成的鑄錠；以及S800 對熱軋的不銹鋼進(jìn)行水淬火，以防止碳化物沉淀，該碳化物會不利地影響機(jī)械性能和抗腐蝕性。維持真空的步驟(S200)是將真空熔煉爐內(nèi)的真空水平維持在10_3托或更低的步馬聚ο調(diào)節(jié)N含量的步驟(S400)包括兩步注入氮?dú)?S420)，其中將氮?dú)庾⑷胝婵杖蹮挔t中；以及調(diào)節(jié)壓力(S440)，其中將真空熔煉爐中氮?dú)獾姆謮赫{(diào)節(jié)至latm。本發(fā)明的實(shí)施方案可應(yīng)用于制造具有高強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的奧氏體不銹鋼，各種形式的不銹鋼包括具有經(jīng)濟(jì)制造成本和原料成本的鑄造、鍛造和軋制不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的奧氏體不銹鋼具有850ΜΙ^或更高的抗拉強(qiáng)度和 45%或更高的均勻拉伸率(見表2)。而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的奧氏體不銹鋼的良好的抗腐蝕性通過測量電位掃描速度(dV/dt)在2mV/s處IM NaCl溶液中陽極極化行為來確定。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，含有碳(C)和氮(N)的奧氏體不銹鋼能夠通過除加壓處理(其在高氮鋼的傳統(tǒng)制造方法中是必需的)之外的大氣感應(yīng)熔煉工藝來制造。因?yàn)榭梢灾圃炀哂薪?jīng)濟(jì)制造成本的合金，所以開發(fā)合金的價(jià)格競爭力增加了。此外，通過控制間隙元素(C+N、C/N)的含量和置換元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0.5W+MO)的含量，成功獲得了高的抗拉強(qiáng)度(850MI^或更高)和確保成形性的良好均勻拉伸率(45%或更高)，并且改善了抗腐蝕性。此外，因?yàn)樽钚』擞泻︽?Ni)的含量，因此，根據(jù)本發(fā)明的奧氏體不銹鋼不僅可有效應(yīng)用于要求高水平機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼和近海建筑物領(lǐng)域，脫鹽工廠，用于油氣安裝/采集的材料，和用于運(yùn)輸設(shè)備的材料中；而且可有效應(yīng)用于包含醫(yī)學(xué)生物質(zhì)的各種功能組件、手表和附件的制造。以下將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案和實(shí)例。然而，應(yīng)該理解，所解釋的實(shí)施方案和實(shí)例僅用于解釋目的，因此，本發(fā)明的宗旨不受示例性實(shí)施方案的限制。實(shí)施例1至8 根據(jù)本發(fā)明制造奧氏體不銹鋼根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在制造奧氏體不銹鋼中，鉻鐵母合金(例如，F(xiàn)e-60% Cr 母合金)用作鉻來源，由于高的熔點(diǎn)，其幾乎不熔化；錳鐵母合金(例如，F(xiàn)e-50% Mn母合金)用作錳(Mn)來源，以防止產(chǎn)生錳(Mn)煙以及由于低蒸汽壓造成在熔煉金屬中偏析。參見圖2和3，在步驟5100中，將由狗-50^^1116-60%0、純鐵、用于控制氮(N) 含量的佝-58. 8% Cr-6. 6% N、用于控制碳(C)含量的 75. 1% Mn-17. 4% Fe-6. 8 % C、鎢 (W)和/或鉬(Mo)組成的母合金投入真空熔煉爐中。在步驟S200中，將真空熔煉爐脫氣， 直到真空水平變?yōu)?0_3托或以下，維持該真空水平。在步驟S300中，加熱真空熔煉爐，以便充分熔煉母合金和純鐵。在步驟S400中，通過在熔煉母合金和純鐵時(shí)將氮?dú)庖胝婵杖蹮挔t(在步驟S420中)和通過在熔煉期間將氮?dú)獾膬?nèi)分壓調(diào)節(jié)至latm(在步驟S440中) 來調(diào)節(jié)氮(N)的含量。在步驟S500中，通過電磁感應(yīng)攪拌作用攪拌熔煉的合金，以避免合金元素的偏析。在步驟S600中，當(dāng)在攪拌步驟S500期間熔煉的母合金金屬和純鐵的溫度達(dá)1450°C時(shí)，通過從真空熔煉爐澆注熔煉合金來形成鑄錠。在步驟S700中，通過熱軋制造板、管、棒、絲等形式的鑄錠，并且在步驟S800中，進(jìn)行水淬火處理以防止碳化物沉淀，該碳化物通常會降低機(jī)械性能和抗腐蝕性。對比實(shí)施例1至3 商業(yè)奧氏體不銹鋼使用商購的奧氏體不銹鋼(即AISI 304, AISI 316, AISI 316L)。對比實(shí)施例4和5根據(jù)專利申請?zhí)枺?7^ 2005/008960中由!^61118等人公開的組成制備奧氏體不銹鋼。實(shí)施例及對比實(shí)施例的奧氏體不銹鋼的組成列于表1。表1 (wt. % )
i=i ife.CrMnNiMoWNCC+N實(shí)施例ι18. 109. 472. 170. 380. 480. 86實(shí)施例217. 859. 721. 252. 050. 420. 490. 91實(shí)施例317. 989. 792. 010. 390. 480. 87實(shí)施例417. 719. 851. 212. 000. 360. 550. 91實(shí)施例518. 129. 630. 101. 162. 000. 380. 530. 91實(shí)施例617. 739. 971. 231. 151. 990. 390. 520. 91實(shí)施例717. 689. 843. 800. 410. 560. 97實(shí)施例817. 659. 731. 173. 770. 430. 540. 97對比實(shí)施例118. 002. 008. 000. 080. 08對比實(shí)施例217. 002. 0012. 002. 500. 080. 08對比實(shí)施例317. 002. 0012. 002. 500. 030. 03對比實(shí)施例418. 5417. 860. 450. 520. 540. 661. 20對比實(shí)施例517. 9717. 80. 360. 510. 580. 481. 06實(shí)驗(yàn)1 抗拉性能的測量根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制造的實(shí)施例和對比實(shí)施例的抗拉性能列于表2。表權(quán)利要求
1.一種具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼，其由8至12wt. %的錳 (Mn) ；15 至 20wt. % 的鉻(Cr) ；2wt. % 或更少的鎳(Ni) ；0. 6 至 1. Owt. % 的總 C+N 含量； 4wt. %或更少的鎢(W) ；2wt. %或更少的鉬(Mo)；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其由8至12wt.%的錳(Mn) ；15至 20wt. % 的鉻(Cr) ；2wt. %或更少的鎳(Ni) ；1 至 4wt. % 的鎢(W) ；0.6 至 l.Owt. % 的總 C+N 含量；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其由8至12wt.%的錳(Mn) ；15至 20wt. %的鉻(Cr) ；2wt. %或更少的鎳(Ni) ；2wt. %或更少的鉬(Mo) ；0. 6至1. Owt. %的總 C+N含量；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其由8至12wt.%的錳(Mn) ；15至 20wt. %的鉻(Cr) ；2wt. %或更少的鎳(Ni) ；1至4wt. %的鎢(W) ；2wt. %或更少的鉬(Mo)； 0. 6至1. Owt. %的總C+N含量；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其中錳(Mn)與鉻(Cr)之比(Mn/Cr)為 0. 5 至 1. 0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其中錳(Mn)和鉻(Cr)的總含量 ([Mn+Cr])為 30wt. %或更少。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其中氮(N)含量為0.3wt. %或更多。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其中鎢(W)和鉬(Mo)的總含量 (0. 5W+Mo)為 3wt. %或更低。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C+N奧氏體不銹鋼，其具有包括850MI^或更高的抗拉強(qiáng)度和 45%或更高的均勻拉伸率的機(jī)械性能。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼的制造方法，所述制造方法包括投料母合金，其中將母合金投入真空熔煉爐中；維持真空，其中將向其中投有所述母合金的所述真空熔煉爐維持在真空下；熔煉母合金，其中加熱所述真空熔煉爐并熔煉所述母合金；調(diào)節(jié)氮(N)含量，其中將氮?dú)庾⑷胨稣婵杖蹮挔t中；攪拌熔煉的合金，其中攪拌熔煉的母合金；形成鑄錠，其中通過從所述真空熔煉爐中澆注攪拌的熔煉的合金來形成鑄錠；熱軋所述形成的鑄錠；以及對熱軋的不銹鋼進(jìn)行水淬火，以防止碳化物沉淀，所述碳化物降低機(jī)械性能和抗腐蝕性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，在所述維持真空的步驟中，將所述真空熔煉爐內(nèi)的真空水平維持在10_3托或更低。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中調(diào)節(jié)氮(N)含量包括注入氮?dú)?，其中將氮?dú)庾⑷胨稣婵杖蹮挔t的內(nèi)部；以及調(diào)節(jié)壓力，其中將所述真空熔煉爐內(nèi)部的氮?dú)獾姆謮赫{(diào)節(jié)至latm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有高機(jī)械強(qiáng)度和良好抗腐蝕性的C+N奧氏體不銹鋼及其制造方法。該C+N奧氏體不銹鋼由以下組成8至12wt.％的錳(Mn)；15至20wt.％的鉻(Cr)；2wt.％或更少的鎳(Ni)；4wt.％或更少的鎢(W)；2wt.％或更少的鉬(Mo)；0.6至1.0wt.％的總C+N含量；平衡量的鐵(Fe)；以及不可避免的雜質(zhì)。制造的該奧氏體不銹鋼具有良好的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度為850MPa或更高，均勻拉伸率為45％或更高；該機(jī)械性能是通過控制間隙元素(C+N、C/N)和置換元素(Mn+Cr、Mn/Cr、或0.5W+Mo)的含量而獲得的。此外，由于最小化了對人體造成過敏反應(yīng)的鎳(Ni)的含量，合金也具有良好的抗腐蝕性和生物相容性。因此，C+N奧氏體不銹鋼可有效應(yīng)用于包含醫(yī)學(xué)生物質(zhì)的各種功能組件、手表和附件的制造，以及要求高水平機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼和近海建筑物領(lǐng)域，脫鹽工廠，用于油氣安裝/采集的材料和用于運(yùn)輸設(shè)備的材料中。
文檔編號C22C38/44GK102428200SQ200980159318
公開日2012年4月25日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者吳昶錫, 李泰昊, 河憲映, 金成俊 申請人:韓國機(jī)械研究院