本發(fā)明涉及不銹鋼鍛件技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種耐酸不銹鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

奧氏體不銹鋼由于在高溫和極低溫度下都具有良好的塑韌性、冷熱加工性能和耐局部腐蝕性能而被廣泛用于石油、化工、宇航和能源等領(lǐng)域，尤其是在核電領(lǐng)域，奧氏體不銹鋼是各類(lèi)壓水堆核島內(nèi)關(guān)鍵部件的主要材質(zhì)，由于鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長(zhǎng)的使用壽命，因此各類(lèi)奧氏體不銹鋼鍛件在核電站的建設(shè)中起到至關(guān)重要的作用。

目前采用的材料主要為奧氏體不銹鋼(SUS304L、SUS316L等)，此類(lèi)材料具有強(qiáng)度高、耐酸性好的特點(diǎn)。此類(lèi)材料在進(jìn)行鍛件加工時(shí)，需要進(jìn)行多次鍛打和熱處理，對(duì)鍛件的性能產(chǎn)生一定影響，經(jīng)常出現(xiàn)未進(jìn)行鍛造加工前材料的機(jī)械性能完全滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是進(jìn)行鍛打和熱處理后，機(jī)械性能容易接近標(biāo)準(zhǔn)要求的下限，尤其是抗拉強(qiáng)度，往往偏低甚至是超標(biāo)，造成鍛件重新熱處理甚至報(bào)廢，如何解決奧氏體不銹鋼鍛件加工后抗拉強(qiáng)度接近下限的問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐酸不銹鋼及其生產(chǎn)方法，該不銹鋼鍛件制造成本低、機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是抗拉強(qiáng)度高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，在SUS316L的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，控制可以提高不銹鋼強(qiáng)度的C、Si、Mn、Mo、Cr元素的含量，將其調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)要求含量的上限，增加少量可以提高不銹鋼強(qiáng)度的Ti元素，一種耐酸不銹鋼的成分重量百分比為：

C：0.02％～0.03％；

Si：0.75％～1.0％；

Mn：1.5％～2.0％；

P≤0.020％；

S≤0.010％；

Ni：12.00～15.10％；

Cr：17.00～19.00％；

Mo：2.50～3.00％；

N：0.15～0.22％；

Ti：0.05～0.15％；

Cu：0.55～1.5％；余量為鐵。

確定上述化學(xué)成分的理由如下：

碳：碳元素通過(guò)固溶強(qiáng)化可以增加合金的低溫強(qiáng)度，起強(qiáng)化作用；碳含量的控制范圍，處于碳在鐵素體中的溶解度以下或接近于鐵素體中碳的溶解度，因此將碳含量的優(yōu)選控制在上限，為0.02％～0.03％。

鎳：鎳為強(qiáng)的奧氏體形成元素，增加鎳含量有助于提高奧氏體組織的穩(wěn)定性，能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性；鎳對(duì)酸堿有較高的耐酸能力，但鎳為貴重金屬原料，含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致材料價(jià)格高，此外高的鎳含量不利于材料低溫強(qiáng)度的提高，因此優(yōu)選為13％～15％。

鉻：鉻為鐵素體形成元素，能顯著提高強(qiáng)度、耐酸性，但同時(shí)降低塑性和韌性；但鉻含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致奧氏體中鐵素體含量增加，因此鉻元素的含量?jī)?yōu)選控制在上限，為17.00～19.00％。

鉬：鉬為鐵素體形成元素，奧氏體不銹鋼中添加鉬可以提高奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能，通過(guò)固溶強(qiáng)化可以提高其強(qiáng)度，將鉬含量?jī)?yōu)選控制在上限，為2.50％～3.00％。

氮：氮作為強(qiáng)奧氏體形成元素，一方面通過(guò)固溶強(qiáng)化可以明顯提高奧氏體不銹鋼的高溫強(qiáng)度，另一方面氮與鈦相互作用，可以更明顯的改善材料高溫強(qiáng)度；但氮含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致大量的氮化物析出，又會(huì)降低材料的室溫韌性和耐酸性能，因此優(yōu)選為0.15％～0.22％。

錳：增加錳含量可以提高鋼的強(qiáng)度，增加奧氏體不銹鋼中氮元素的固溶度，但錳含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致奧氏體不銹鋼中產(chǎn)生馬氏體，因此將錳含量?jī)?yōu)選控制在上限為1.5％～2.0％。

鈦：在鋼軋制的升溫過(guò)程中，鈦與氮、碳的結(jié)合形成彌散的小顆粒，對(duì)奧氏體晶界起固定作用，阻礙奧氏體晶界的遷移，有效阻止奧氏體晶粒粗化，而在降溫過(guò)程中鈦與氮、碳的化合物在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變之前析出，成為鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，使鐵素體的晶粒細(xì)化，顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度；且鈦元素的含量在0.05％～0.15％之間時(shí)，對(duì)γ晶粒尺寸的影響最為顯著，因此將鈦含量?jī)?yōu)選為 0.05％～0.15％。

硅：硅可以顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，作為鉻當(dāng)量的形成元素，和鉬、鉻等結(jié)合，可以提高鋼的抗腐蝕性和抗氧化性，因此將硅含量控制在上限為0.75～1.0％。

加入Cu的作用：1、耐候鋼使用，提高耐大氣腐蝕能力；2、提高鋼的深沖性能，可以做成各種耐蝕的鉚釘。3、作為強(qiáng)化元素，起到沉淀硬化的作用。由于銅有石墨化作用，所以其加入低碳鋼中，并且質(zhì)量百分比不大于1.5％銅的主要作用是：改善耐蝕能力；借助沉淀硬化來(lái)提高合金的抗拉強(qiáng)度；銅在那些不發(fā)生沉淀硬化的鋼中能夠輕微的提高屈服強(qiáng)度；在碳鋼中它提高淬透性并降低延展性。

硫、磷：合金冶煉過(guò)程中的雜質(zhì)元素。

本發(fā)明的耐酸不銹鋼將可以提高不銹鋼強(qiáng)度的C、Si、Mn、Mo、Cr元素的含量，將其調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)要求含量的上限，可以有效提高不銹鋼的強(qiáng)度，增加少量的Ti元素，通過(guò)Ti與N、C元素的相互作用，形成TiN、TiC，可以有效阻止奧氏體晶粒粗化，細(xì)化鐵素體晶粒，顯著提高不銹鋼機(jī)械性能。

一種上述耐酸不銹鋼的生產(chǎn)工件的方法，包括如下步驟：

A.先按上述相應(yīng)的配比通過(guò)真空爐熔煉獲得試樣鋼錠；

B.將冶煉好的鑄坯鋼錠加熱到1250-1280℃，進(jìn)行多火次粗鍛，保溫1.5-2.5小時(shí)后出爐即鍛，終鍛溫度不低于1100℃；多次鍛造可以細(xì)化晶粒，提高工件性能；

C.將粗鍛得到的工件及時(shí)進(jìn)行退火，溫度1100-1150℃，并根據(jù)厚度設(shè)定保溫時(shí)間；

D.對(duì)退火后的工件進(jìn)行精鍛，采用溫鍛加工，得到終鍛成品；

E.將終鍛成品進(jìn)行固溶熱處理，加熱到1150-1190℃，保溫后強(qiáng)制水冷。

進(jìn)一步，所述步驟B中，終鍛溫度范圍1100～1250℃，總鍛造比≥4，每火次變形量≥30％。

進(jìn)一步，步驟D中，溫鍛加工的溫度范圍為850～900℃，可以有效細(xì)化晶粒。

本發(fā)明的耐酸不銹鋼生產(chǎn)方法工序簡(jiǎn)單，易于控制，經(jīng)過(guò)多次熱鍛和溫鍛相 結(jié)合，可以有效細(xì)化晶粒，顯著提高工件性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

本實(shí)施例生產(chǎn)了3批次的耐酸不銹鋼，將各元素成分按照配比加入真空冶煉爐，并根據(jù)冶煉過(guò)程中脫碳情況適當(dāng)配加石墨，按相應(yīng)的配比通過(guò)50kg真空爐熔煉獲得試樣鋼錠；將冶煉好的鑄坯，切去冒口，加熱到1250℃，保溫2小時(shí)后出爐即鍛，終鍛溫度不低于1100℃進(jìn)行多次鍛造，總鍛造比≥4，每火次變形量≥30％；粗鍛完成后，對(duì)工件及時(shí)進(jìn)行退火，溫度1100-1150℃；對(duì)退火后的工件進(jìn)行精鍛，采用溫鍛加工，得到終鍛成品；將終鍛成品進(jìn)行固溶熱處理，加熱到1150-1190℃，保溫后強(qiáng)制水冷。

以同樣的加工工藝制備了SUS316L的奧式體不銹鋼鍛件，用于進(jìn)行對(duì)比。

表1實(shí)施例及對(duì)對(duì)比例標(biāo)準(zhǔn)成分(％)

表2實(shí)施例及對(duì)比例力學(xué)性能

將得到的不銹鋼鍛件取樣進(jìn)行分析，得到的化學(xué)成分參見(jiàn)表1，對(duì)樣品進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試，通過(guò)提高成分中C、Si、Mn、Mo、Cr等元素的含量，且加入少量的Ti元素，可以有效阻止奧氏體晶粒粗化，經(jīng)過(guò)多次熱鍛和溫鍛相結(jié)合，可以有效細(xì)化晶粒，顯著提高工件機(jī)械性能，具體結(jié)果參見(jiàn)表2。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍中。