低氮鋼材及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種低氮鋼材及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法包括：對(duì)1Cr21Ni5Ti鋼錠進(jìn)行兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行精鍛機(jī)鍛造，所述精鍛機(jī)鍛造的總變形率為50?80％；所述精鍛機(jī)鍛造包括3?5個(gè)道次，且所述精鍛機(jī)鍛造的倒數(shù)第二道次的變形率為35?40％。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法得到的低氮鋼材碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)，即使在其氮含量較低情況下，也能保證其屈服強(qiáng)度R

Low nitrogen steel material, preparation method and application thereof

The present invention relates to the field of steel production, and discloses a low nitrogen steel and preparation method and application thereof, the preparation method comprises the following steps: two two of 1Cr21Ni5Ti ingot forging upsetting pull, and then while forging, the total deformation of the forging precision forging machine was 50 80%; the 3 includes forging precision forging machine 5 times, and the precision forging machine forging reciprocal second pass deformation rate is 35 40%. Low nitrogen steel carbon nitride by the method provided by the invention of the B is less than or equal to 2, carbon nitride D class is less than or equal to 2.5, even in the case of low nitrogen content, but also to ensure the yield strength of R

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
低氮鋼材及其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地，涉及一種低氮鋼材，一種低氮鋼材的制備方法，一種低氮鋼材的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1Cr21Ni5Ti是鐵素體-奧氏體型雙相不銹鋼，與1Cr18Ni9Ti相比，該材料具有較高強(qiáng)度和耐腐蝕性能，主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外壁。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高品質(zhì)材料提出新要求，要求碳氮化物(TiC、(C、N)Ti類夾雜)B類(鏈狀分布)≤2級(jí)，D類(彌散分布)≤2.5級(jí)，為了滿足該要求，需要控制1Cr21Ni5Ti中氮含量，另外，如果氮含量減少，勢(shì)必會(huì)造成屈服強(qiáng)度R0.2的降低。因此，有必要開(kāi)發(fā)氮含量較小，且屈服強(qiáng)度R0.2滿足要求的1Cr21Ni5Ti鋼材。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)氮含量較低的1Cr21Ni5Ti鋼材，致屈服強(qiáng)度R0.2明顯降低的缺陷，提供一種低氮鋼材，該低氮鋼材的制備方法，由該制備方法生產(chǎn)的低氮鋼材，以及該低氮鋼材的應(yīng)用。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人通過(guò)深入的研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)1Cr21Ni5Ti鋼錠進(jìn)行處理時(shí)，采用兩鐓兩拔鍛造開(kāi)坯與精鍛機(jī)鍛造成材的結(jié)合，且控制精鍛機(jī)鍛造的總變形率為50-80％，精鍛機(jī)鍛造包括3-5個(gè)道次，所述精鍛機(jī)鍛造的倒數(shù)第二道次變形率為35-40％，即使在其氮含量較低的情況下，也能保證其屈服強(qiáng)度R0.2可以滿足航天發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的高要求。專利技術(shù)人在進(jìn)一步研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用兩鐓兩拔鍛造可以將碳氮化物打散，不呈鏈狀分布，而后續(xù)通過(guò)精鍛機(jī)鍛造采用多道次(3-5)變形進(jìn)行，并且控制倒數(shù)第二道次變形率(35-40％左右)，可以提高鋼材的屈服強(qiáng)度。基于此，本專利技術(shù)提供一種低氮鋼材，以所述鋼材的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)。本專利技術(shù)還提供了一種低氮鋼材的制備方法，該制備方法包括：對(duì)1Cr21Ni5Ti鋼錠進(jìn)行兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行精鍛機(jī)鍛造；其中，以所述鋼錠的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼錠含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N；所述精鍛機(jī)鍛造的總變形率為50-80％；所述精鍛機(jī)鍛造包括3-5個(gè)道次，且所述精鍛機(jī)鍛造的倒數(shù)第二道次變形率為35-40％。本專利技術(shù)還提供了由上述制備方法生產(chǎn)的低氮鋼材。本專利技術(shù)還提供了上述低氮鋼材在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)提供的1Cr21Ni5Ti鋼材均不能滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的高要求的情況下，本專利技術(shù)提供的低氮鋼材無(wú)論是氮含量、碳氮化物的形態(tài)以及力學(xué)性能均符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的高要求。本專利技術(shù)提供的低氮鋼材氮含量不大于0.01重量％，碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)，且屈服強(qiáng)度R0.2在350MPa以上，在優(yōu)選情況下可以達(dá)到355-380MPa。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。具體實(shí)施方式以下對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限制本專利技術(shù)。在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。根據(jù)本專利技術(shù)的第一個(gè)方面，本專利技術(shù)提供了低氮鋼材，以所述鋼材的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)。在本專利技術(shù)中，無(wú)論是上述低氮鋼材還是用于制備該低氮鋼材的鋼水中，除了上述元素之外，還包括除硅之外的不可避免的雜質(zhì)。且Fe的含量通常為72-74重量％。所述碳氮化物B類和D類是指碳氮化物的形態(tài)分布情況，其中碳氮化物B類是指呈鏈狀分布的碳氮化物，碳氮化物D類是指呈彌散分布的碳氮化物。在本專利技術(shù)中，所述碳氮化物B類按照GB/T10561-2005規(guī)定的方法檢測(cè)。在本專利技術(shù)中，所述碳氮化物D類按照GB/T10561-2005規(guī)定的方法檢測(cè)。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，以所述鋼材的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼材含有：Fe、0.1-0.13重量％的C、0.6-0.8重量％的Si、0.6-0.8重量％的Mn、20.5-22重量％的Cr、5.3-5.7重量％的Ni、0.3-0.45重量％的Ti、0.05-0.08重量％的Al、0.1-0.3重量％的Cu、0.1-0.2重量％的W、0.1-0.2重量％的V、0.1-0.2重量％的Mo和0.003-0.01重量％的N。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述碳氮化物B類為1-2級(jí)，碳氮化物D類為1.5-2.5級(jí)。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述鋼材的屈服強(qiáng)度R0.2在350MPa以上，優(yōu)選為355-380MPa。所述鋼材的屈服強(qiáng)度R0.2按照GB/T228.1-2010規(guī)定的方法檢測(cè)。本專利技術(shù)提供的鋼材的其他力學(xué)性能也同樣符合要求。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm為700-760MPa。所述抗拉強(qiáng)度Rm通過(guò)GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述鋼材的延伸率A不小于20％，優(yōu)選為21-26％。所述延伸率A通過(guò)GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述鋼材的面縮率Z不小于45％，優(yōu)選為55-63％，所述面縮率Z通過(guò)GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法測(cè)定。根據(jù)本專利技術(shù)的第二個(gè)方面，本專利技術(shù)提供了一種低氮鋼材的制備方法，該制備方法包括：對(duì)1Cr21Ni5Ti鋼錠進(jìn)行兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行精鍛機(jī)鍛造；其中，以所述鋼錠的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼錠含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N；所述精鍛機(jī)鍛造的總變形率為50-80％；所述精鍛機(jī)鍛造包括3-5個(gè)道次，且所述精鍛本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低氮鋼材，其特征在于，以所述鋼材的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼材含有：Fe、0.09?0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20?22重量％的Cr、5.2?5.8重量％的Ni、0.25?0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低氮鋼材，其特征在于，以所述鋼材的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼材含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大于0.01重量％的N，碳氮化物B類≤2級(jí)，碳氮化物D類≤2.5級(jí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼材，其中，碳氮化物B類為1-2級(jí)，碳氮化物D類為1.5-2.5級(jí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼材，其中，所述鋼材的屈服強(qiáng)度R0.2在350MPa以上，優(yōu)選為355-380MPa。4.一種低氮鋼材的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：對(duì)1Cr21Ni5Ti鋼錠進(jìn)行兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行精鍛機(jī)鍛造；其中，以所述鋼錠的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼錠含有：Fe、0.09-0.14重量％的C、不大于0.8重量％的Si、不大于0.8重量％的Mn、20-22重量％的Cr、5.2-5.8重量％的Ni、0.25-0.5重量％的Ti、不大于0.08重量％的Al、不大于0.3重量％的Cu、不大于0.2重量％的W、不大于0.2重量％的V、不大于0.2重量％的Mo和不大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡進(jìn)，王強(qiáng)，余志川，羅定祥，陳晉陽(yáng)，隆文慶，馬勝斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川,51