專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料，特別涉及一種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼。
背景技術(shù)：
通常的不銹鋼是指在某種環(huán)境條件下具有一定抗腐蝕破壞能力的鐵基金屬結(jié)構(gòu)材料。Cr是獲得耐腐蝕性的基本元素，除Cr外，常用的合金元素還有Ni、Mo、Mn、 Ti、Nb、Cu、N等。不同的成分設(shè)計(jì)可以獲得不同的組織和性能，從而能夠滿(mǎn)足不同用途的需要。以用量最廣的奧氏體不銹鋼看來(lái)，由于具有一定的強(qiáng)度、良好的韌塑性、弱磁性，以及優(yōu)異的冷熱成型性能，在各種工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。世界奧氏體不銹鋼的產(chǎn)量和用量一直約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%。奧氏體不銹鋼從18Cr-8Ni開(kāi)始，不斷發(fā)展演變，形成Cr-Ni (即300系)、Cr-Mn-Ni (即200系)和高Cr高Ni (或高M(jìn)o)等系列。300系是在 18Cr-8Ni的基礎(chǔ)上直接演變的，含有約18%的Cr、8% 15%的Ni、約0. 的C，少量的 MruSi或Mo及其它微量元素。在300系的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高M(jìn)n含量、降低Ni含量，適當(dāng)添加(或提高)N含量，得到200系，但其N(xiāo)i含量普遍仍在3 8%之間。在不考慮資源節(jié)約的條件下，保持高Cr含量，繼續(xù)提高Ni含量，至20 沈％，提高M(jìn)o含量，至7 8%，適當(dāng)提高N含量，得到超級(jí)奧氏體不銹鋼系列。新合金主要是在Cr-Mn-Ni系奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高M(jìn)ruN含量，大幅度降低C、Ni含量，同時(shí)充分利用微合金化手段，添加微量的Cu、Nb和V等元素，以油氣勘探及開(kāi)采領(lǐng)域的特殊用途為立腳點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究并獲得成功。目前全球性能源緊缺的問(wèn)題已日益突出，特別是油氣價(jià)格的飛漲極大的推動(dòng)了油氣勘探及開(kāi)采市場(chǎng)的發(fā)展，使得油氣井下裝備的需求大幅增加，特別是過(guò)去那些開(kāi)采難度極高的超深、超斜及高含&s、CO2和鹽等高腐蝕性介質(zhì)的油氣井也競(jìng)相成為世界石油大亨的角逐戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)井下用材的要求更是顯著提高，不僅愈發(fā)強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度、韌塑性、耐蝕性及無(wú)磁性的綜合，而且更加關(guān)注經(jīng)濟(jì)性(成本)。并且，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這樣的要求還在不斷提高。國(guó)內(nèi)外較為成功的油氣勘探及開(kāi)采專(zhuān)用無(wú)磁鋼有m310(中國(guó))、15- 15HS 和15-15LC (美國(guó))和Datalloy 2 (美國(guó))等，能夠滿(mǎn)足油氣勘探及開(kāi)采的某些應(yīng)用需求，但上述合金仍然存在不足，主要表現(xiàn)在合金強(qiáng)韌性、耐蝕性仍有提高的余地，成本仍有降低可能。而新合金在這些方面都有明顯改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼，其特征在于由下列重量百分比的組分制成:C ( 0. 03、Si ( 0. 8、Mn :15 22、Ni ( 2. 0、Cr 15 22、N :0. 4 0. 8、 Mol. 0 4. 0、Cu 彡 0. 5、Nb 彡 0. 5、V 彡 0. 5、S 彡 0. 025、P 彡 0. 03、余量為 Fe。其中，Si、Ni、Cu、Nb、V為嚴(yán)格控制的有益微量元素，應(yīng)達(dá)到Si ( 0.8, Ni ( 2.0、 Cu彡0. 5,Nb彡0. 5、V彡0. 5的要求。C、S、P為不可避免帶入的雜質(zhì)，但應(yīng)達(dá)到C彡0. 03、 S 彡 0. 025、P 彡 0. 03。本發(fā)明的不銹鋼具有全新的化學(xué)成分，主要適用于制作在油氣勘探及開(kāi)采領(lǐng)域中使用的各種無(wú)磁鉆鋌、穩(wěn)定器、隨鉆測(cè)量機(jī)構(gòu)外殼等部件。同樣，以?xún)?yōu)異的性能在硝酸、醋酸、鹽霧和潮濕等環(huán)境具有推廣應(yīng)用潛力，與傳統(tǒng)不銹鋼相比有顯著的經(jīng)濟(jì)和性能優(yōu)越性。合金的化學(xué)成分經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，既顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度，又能保證獲得高的韌塑性、耐蝕性及低的無(wú)磁性。(1)相對(duì)高的Cr含量是獲得耐腐蝕性的基礎(chǔ)，也是提高強(qiáng)度和抗氧化性的保證。 少量的Ni有助于加強(qiáng)上述作用。(2)相對(duì)高的Mn含量主要是為了提高Ni當(dāng)量，以獲得穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)；同時(shí)也有利于提高N的溶解度。(3)低C含量的設(shè)計(jì)以及加入微量的Nb，是為確保優(yōu)異耐腐蝕性能，尤其是抗晶間腐蝕能力。(4)高N含量的設(shè)計(jì)不僅顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度，同時(shí)不降低其韌塑性，而且大大有利于不銹鋼的耐腐蝕性。(5)為了進(jìn)一步獲得高的耐腐蝕性，在合金中加入適量的Mo和Cu，特別是Mo對(duì)于改善點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕有顯著作用。(6)其它微量元素起到輔助強(qiáng)韌化作用。室溫力學(xué)性能合金的室溫力學(xué)性能見(jiàn)表1。表1合金的室溫力學(xué)性能
權(quán)利要求
1. 一種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼，其特征在于由下列重量百分比的組分制成C 彡 0. 03、Si 彡 0. 8、Mn 15 22、Ni 彡 2. 0、Cr 15 22、N :0. 4 0. 8、Mo :1. 0 4. 0、Cu 彡 0. 5、Nb 彡 0. 5、V 彡 0. 5、S 彡 0. 025、P 彡 0. 03、余量為 Fe。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低碳節(jié)鎳型高強(qiáng)高韌耐蝕無(wú)磁奧氏體不銹鋼，由下列重量百分比的組分制成C≤0.03、Si≤0.8、Mn15～22、Ni≤2.0、Cr15～22、N0.4～0.8、Mo1.0～4.0、Cu≤0.5、Nb≤0.5、V≤0.5、S≤0.025、P≤0.03、余量為Fe。本發(fā)明具有很高的強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度最高達(dá)1200MPa，是一般奧氏體不銹鋼的2～3倍；具有優(yōu)異的韌塑性，在高強(qiáng)度的條件下，仍能保持大于90J的沖擊功；具有更優(yōu)異的耐腐蝕性能，使用范圍更廣泛、使用壽命更長(zhǎng)、使用經(jīng)濟(jì)性更好，并能夠解決一些其它合金無(wú)法解決或解決不好的問(wèn)題，從而促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)企業(yè)和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯著的。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102199738SQ20101012989
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者萬(wàn)紅, 劉海定, 張力, 李永友, 王東哲, 祁宏, 陳登華, 魏捍東 申請(qǐng)人:重慶儀表材料研究所