一種耐晶間腐蝕不銹鋼，其化學(xué)組成，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，含有：不超過0.06％的碳(C)、不超過1.2％的硅(Si)、不超過1.5％的錳(Mn)、不超過0.015％的硫(S)、不超過0.020％的磷(P)、約20.0％至24.0％的鉻(Cr)、約9.0至120％的鎳(Ni)、約0.3至0.5％的鈮(Nb)、約0.2％至0.4％的鈦(Ti)、約3.0％至5.0％的鉬(Mo)、約2.0％至3.0％的銅(Cu)，約0.04-0.08％的氮(N)、余為鐵(Fe)。采用電弧爐或感應(yīng)爐煉鋼，在900-1100℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造或擠壓熱加工成型，之后進(jìn)行熱處理，具體為：在1100-1200℃之間固溶處理0.5-2小時(shí)，快冷，再在800℃時(shí)效1-2小時(shí)。本發(fā)明專利技術(shù)耐晶間腐蝕不銹鋼及制備方法，成分設(shè)計(jì)合理，制備工藝簡便，強(qiáng)度高，抗腐蝕性能好，尤其是抗晶間腐蝕。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種耐晶間腐蝕不銹鋼材料及其制備方法，該鋼具有良好的強(qiáng)度和抗腐蝕和晶間腐蝕性能，可以適用于石油和化工等領(lǐng)域，屬于材料工程
技術(shù)介紹
不銹鋼材料的含Cr量在12%以上，相對(duì)于低Cr含量的鋼等具有耐腐蝕性能的顯著優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于日常生活、石油、化工、航空航天和電力等諸多領(lǐng)域中。不銹鋼在一定條件下也會(huì)遭受腐蝕，在含酸、堿、鹽的介質(zhì)中就會(huì)被腐蝕，其抗腐蝕能力的大小是隨著其本身化學(xué)組成、熱處理、使用條件及環(huán)境介質(zhì)類型而改變。晶間腐蝕就是不銹鋼中常見的一種腐蝕形式，是在晶粒邊界附近發(fā)生的、選擇性的一種腐蝕現(xiàn)象。受這種腐蝕的設(shè)備或部件，表面上雖仍呈金屬光澤，但因晶粒之間已失去聯(lián)系，收到敲擊時(shí)已沒有金屬的聲音，鋼質(zhì)變脆。在微觀上晶間腐蝕表現(xiàn)出因在晶界處出現(xiàn)析出相而貧格和雜質(zhì)聚集等現(xiàn)象，使得晶界很容易遭受腐蝕，以致于晶粒間失去結(jié)合力，金屬強(qiáng)度完全喪失，導(dǎo)致設(shè)備突發(fā)性破壞。石油石化生產(chǎn)中應(yīng)用著大量的各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)接觸的化工機(jī)械與設(shè)備的壓力容器、管道、閥門、接頭及其它設(shè)備使用了不同種類的不銹鋼材料，特別是處于高溫、高壓、高流速工況下，這些設(shè)備的腐蝕問題尤為突出，腐蝕破壞一般形式為不銹鋼化工設(shè)備的局部腐蝕破壞，最常見的就是晶間腐蝕。如奧氏體不銹鋼回火過程中(400-800°C)過飽和碳部分或全部以Cr23C6形式在晶界析出，造成碳化物附近的碳與鉻的濃度急劇下降，在晶界上形成貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)作為陽極而遭受腐蝕。對(duì)于低碳和超低碳不銹鋼來說，不存在碳化物在晶界析出引起貧鉻的條件。但一些實(shí)驗(yàn)表明，低碳，甚至超低碳不銹鋼，特別是高鉻、鑰鋼，在650-850°C受熱時(shí)，在強(qiáng)氧化介質(zhì)中，或其電位處于過鈍化區(qū)時(shí)，也發(fā)生晶間腐蝕。鐵素體不銹鋼在900°C以上高溫區(qū)快冷(淬火或空冷)易產(chǎn)生晶間腐蝕。即使極低碳、氮含量的超純鐵素體不銹鋼也難免產(chǎn)生晶間腐蝕。但在700-800°C重新加熱可消除晶間腐蝕。由此可見，鐵素體不銹鋼焊后在焊縫金屬和熔合線處易產(chǎn)生晶間腐蝕。18Cr-9Ni鋼在溫度高于750°C時(shí)，不產(chǎn)生晶間腐蝕，而在600-700°C區(qū)間，晶間腐蝕傾向最嚴(yán)重。當(dāng)溫度低于600°C時(shí)，需長時(shí)間才能產(chǎn)生晶間腐蝕傾向，溫度低于450°C時(shí)基本不產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。本專利技術(shù)涉及一種新型的耐晶間腐蝕奧氏體不銹鋼，在酸、堿和鹽等環(huán)境中具有高溫強(qiáng)度、高抗晶間腐蝕性等特點(diǎn)，具有在石油和化工以及等領(lǐng)域用用的廣闊前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種，其含有(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)):不超過0.06%的碳(C)、不超過1.2%的硅(Si)、不超過1.5%的錳(Mn)、不超過0.015%的硫(S)、不超過0.020 %的磷(P)、約20.0 %至24.0 %的鉻(Cr)、約9.0至12.0 %的鎳(Ni)、約0.3 至 0.5%的鈮(Nb)、約 0.2%至 0.4% 的鈦(Ti)、約 3.0% 至 5.0% 的鑰(Mo)、約 2.0%至 3.0% 的銅(Cu)，約 0.04-0.08% 的氮(N)、余為鐵(Fe)。本專利技術(shù)所提出的耐晶間腐蝕不銹鋼，是針對(duì)現(xiàn)今石化行業(yè)中的酸、堿和一些鹽類環(huán)境中應(yīng)用的不銹鋼的抗晶間腐蝕性能不足而提出的。通過鋼中元素有效組合和平衡，達(dá)到控制因高溫條件下在晶界析出Cr23C6而造成晶界兩側(cè)Cr元素的貧化，使得晶界上的抗腐蝕性能弱化，從而造成晶間腐蝕。所提出的抗晶間腐蝕不銹鋼，在于調(diào)整成分中的一些關(guān)鍵元素，如Nb、T1、C和N等，以及控制最終的熱處理方法，達(dá)到不產(chǎn)生晶間腐蝕的目的。該鋼中主要成分的作用和控制原則為:碳:在奧氏體不銹鋼中碳含量越高，晶間腐蝕傾向越嚴(yán)重，但碳是奧氏體穩(wěn)定元素，且會(huì)形成細(xì)小的碳化物強(qiáng)化相，控制在不超過0.06%。鉻:能提高不銹鋼耐晶間腐蝕的穩(wěn)定性，也是高溫下表面保護(hù)膜形成的關(guān)鍵，在20.0-24.0%之間。鎳:是穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，鎳含量的增加會(huì)降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度，從而使碳化物析出傾向增強(qiáng)，在9.0-12.0%之間。鑰:含量分別控制在小于3.0-5.0%之間，對(duì)抗酸性腐蝕等有利。銅:含量在2.0-3.0 %之間，對(duì)鋼的抗腐蝕有利。鈮:含量在0.3-0.5%之間，是本 專利技術(shù)合金中重要的元素。鈮與碳反應(yīng)形成碳化物，減少晶界碳化物的形成。鈦:在0.2-04%之間，與碳形成碳化物，減少了碳化物的回火析出，從而防止晶界鉻的貧化。本專利技術(shù)鋼采用電弧爐或感應(yīng)爐煉鋼，在900-1100°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造或擠壓熱加工成型，之后進(jìn)行熱處理，具體的熱處理方法為:在1100-1200°C之間固溶處理0.5-2小時(shí)，快冷，再在800°C時(shí)效1-2小時(shí)。進(jìn)行最終熱處理的作用在于，使晶界的碳化物形成趨于穩(wěn)定，并通過擴(kuò)散使得晶界和晶內(nèi)的鉻元素趨于平衡分布，消除或降低晶界兩側(cè)的鉻貧化。有益效果采用本專利技術(shù)耐晶間腐蝕不銹鋼，成分設(shè)計(jì)合理，制備工藝簡便，強(qiáng)度高，抗腐蝕性能好，尤其是具有優(yōu)異的抗晶間腐蝕性能，產(chǎn)品不產(chǎn)生或有效的消除了晶間腐蝕現(xiàn)象。實(shí)施方案依據(jù)本專利技術(shù)所提出的耐晶間腐蝕不銹鋼及制備方法，在本專利技術(shù)鋼的成分范圍內(nèi)進(jìn)行了三組試驗(yàn)。實(shí)施例不銹鋼的冶煉采用感應(yīng)爐冶煉，澆注鋼錠后在900-1100°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行擠壓熱加工成型，經(jīng)兩火擠壓成直徑為15mm的棒材。1150°C固溶0.5小時(shí)并進(jìn)行水淬快冷，在800°C時(shí)效I小時(shí)，之后進(jìn)行各種測試。表I是本專利技術(shù)鋼實(shí)施例的成分表，表2是本專利技術(shù)鋼和的室溫和高溫拉伸性能，表3是本專利技術(shù)鋼的耐晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。從表2和表3的結(jié)果可以看出，本專利技術(shù)鋼具有較高的室溫和高溫力學(xué)性能和韌塑性，三爐實(shí)施例鋼在最終熱處理后，則沒有出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象。表I本專利技術(shù)鋼實(shí)施例的化學(xué)成分表權(quán)利要求1.耐晶間腐蝕不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，含有:不超過0.06%的碳(C)、不超過1.2%的硅(Si)、不超過1.5%的錳(Mn)、不超過0.015%的硫(S)、不超過0.020%的磷(P)、約20.0%至24.0%的鉻(Cr)、約9.0至12.0%的鎳(Ni)、約0.3至0.5%的鈮(Nb)、約 0.2 % 至 0.4 % 的鈦(Ti)、約 3.0 % 至 5.0 % 的鑰(Mo)、約 2.0 % 至 3.0 % 的銅(Cu)、約 0.04-0.08% 的氮(N)，余為鐵(Fe)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))不超過0.06%的碳(Cr)。3.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))20-24%的鉻(Cr)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))9-12%的鎳(Ni)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))2-3%的銅(Cu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))0.3-0.5%的鈮(Nb)。7.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))0.2-0.4%的鈦(Ti)。8.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其含有(以質(zhì)量％計(jì))約0.04-0.08%的氮(N)。9.根據(jù)權(quán)利要求1的合金，其特征在于，該鋼的制備和處理過程為:電弧爐或感應(yīng)爐煉鋼，在900-1100°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造或擠壓熱加工成型，之后進(jìn)行熱處理，具體為:在1100-1200°C之間固溶 處理0.5-2小時(shí)，快冷，再在800°C時(shí)效1_2小時(shí)。全文摘要一種耐晶間腐蝕不銹鋼，其化學(xué)組成，以質(zhì)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
耐晶間腐蝕不銹鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，含有：不超過0.06％的碳(C)、不超過1.2％的硅(Si)、不超過1.5％的錳(Mn)、不超過0.015％的硫(S)、不超過0.020％的磷(P)、約20.0％至24.0％的鉻(Cr)、約9.0至12.0％的鎳(Ni)、約0.3至0.5％的鈮(Nb)、約0.2％至0.4％的鈦(Ti)、約3.0％至5.0％的鉬(Mo)、約2.0％至3.0％的銅(Cu)、約0.04?0.08％的氮(N)，余為鐵(Fe)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙雙群，丁剛，丁家偉，耿德英，姚紀(jì)龍，孫健，唐華平，
申請(專利權(quán))人：丹陽恒慶復(fù)合材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。