[发明专利]一种304替代型节镍奥氏体不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢材料，更具体的是一种通过加入锰、氮元素替代部分镍的奥氏体不锈钢，使其基本性能等同或优于传统304型奥氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

奥氏体不锈钢在世界不锈钢用量中占3/4以上，而304又是其中应用最为广泛的奥氏体不锈钢钢种。304标准中镍含量较高，在8.0%～10.5%之间，镍金属价格昂贵，中国又是贫镍国家，镍资源大量需要进口，因此开发节镍型奥氏体不锈钢具有非常重要的现实意义。节镍型不锈钢中，以200系列为代表，通过加入较多的锰、氮元素，能将镍降低到极低的水平（1.0%～6.0%），但其耐腐蚀性能与304相比急剧下降，加工性能降低；虽然后来有人通过加入少量Cu、B元素改善热加工性能，但过量的加入易形成低熔点共晶相，使热加工性能恶化，加入Mo、Nb、Ti等合金元素改善耐蚀性能，但以加钛不锈钢为例，TiO₂和TiN以夹杂物存在，含量高且分布不均，降低钢的纯净度，铸锭表面质量差，增加工序修磨量，极易造成大批废品。同时，添加更多的合金元素也增加了制造成本。

中国发明授权专利公开号（CN101545078A）一种室温机械性能优良的节镍型亚稳奥氏体不锈钢，公开了成分配比为：0.06%≤C≤0.15%、Si≤1.00%、7.00%≤Mn≤10.00%、15.00%≤Cr≤17.00%、1.50%≤Ni≤2.50%、0.15%≤N≤0.3%、P＜0.030%、S＜0.020%，余量为铁和不可避免的杂质的不锈钢。其热轧+固溶态室温力学性能达到Rm≥863MPa、Rp0.2≥406Mpa，δ≥57%的水平，但耐蚀性能下降明显，该专利测得该不锈钢室温条件下在中性3.5%氯化钠溶液中，表征不锈钢耐点蚀能力的点蚀点位为：E’_b10=210mv，E’_b100=240mv，大大低于304不锈钢E’_b10≈300mv的水平。对于不锈钢其他耐蚀能力，如晶间腐蚀、均匀腐蚀、盐雾腐蚀等等未做测定。虽然该项发明将镍的含量降低到了1.50%～2.50%的极低水平，但过分节镍却降低了不锈钢的耐蚀性能，限制了该钢种的应用领域。

发明内容

本发明力图通过加入一定量的锰、氮元素，替代304不锈钢中的部分镍，使镍含量降低至5.0%～7.0%的水平，以期降低304奥氏体不锈钢的原料成本、提高其强度和耐点蚀性能，保持良好的加工性能，同时不降低其耐晶间腐蚀、耐盐雾腐蚀的性能；从而，生产制造成本降低的同时而又几乎不降低其耐蚀性能。

与传统304奥氏体不锈钢相比，本发明主要特征在于通过添加适当的锰、氮元素来替代304不锈钢中的部分镍元素，使镍元素重量百分含量由8.0～10.5%降低至5.0～7.0%，节镍效果至少达12.5%以上。

本发明实现上述目的的技术方案为：一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C≤0.10%、Si≤0.50%、2.00%≤Mn≤6.00%、17.00%≤Cr≤20.00%、5.00%≤Ni≤7.00%、0.20%≤N≤0.40%、P≤0.045%、S≤0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.012%、Si：0.21%、Mn：3.08%、Cr：18.8%、Ni:6.61%、N：0.22%、P:0.009%、S：0.0080%，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.042%、Si：0.19%、Mn：2.97%、Cr：18.6%、Ni:6.54%、N：0.22%、P:0.010%、S：0.0095%，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.057%、Si：0.22%、Mn：2.55%、Cr：17.5%、Ni:5.23%、N：0.20%、P:0.018%、S：0.0114%，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步，一种304替代型节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.065%、Si：0.22%、Mn：5.40%、Cr：19.6%、Ni:6.96%、N：0.31%、P:0.014%、S：0.0135%，其余为Fe和不可避免的杂质。