[发明专利]一种马氏体不锈钢及其不锈钢扁带的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢材料，特别涉及一种马氏体不锈钢及其不锈钢扁带的制备方法。

背景技术

亚稳定奥氏体不锈钢形变诱发马氏体钢扁带是马氏体钢的一种，它是指亚稳定奥氏体通过铸锻、形变产生马氏体。获得的马氏体不锈钢丝，再经过冷轧获得超高强度形变马氏体钢扁带。该扁带对于汽车工业、石油化工、航空工业、航天、生物医学所需高强度低成本弹性元件、形状记忆合金及结构材料有着重大的意义。     近年来，随着尖端技术的高速发展，对高性能的设备和机器都有新的要求，进而对用于这些高性能设备和机器上的零部件的强度也有更高的要求，同时还要求具有高韧性。上世纪80、90年代国内外大量使用马氏体时效钢，它具有更高的强度和优良的韧性，制造加工容易，焊接性能优良等诸多的优点胜于其他在当今开发的所有材料中，它是强韧性最高的钢种。马氏体时效钢有三个典型类别，即:18Ni、20Ni、25Ni，其中以18Ni钢制造最容易且应用也最广。但这类超高强度马氏体钢含有大量钴、钼、镍元素，成本极高。

本世纪初，国内外倡导资源节约，采用节镍节钴的形变超高强度马氏体钢制作弹性元件逐渐成为潮流。

如果在M_S点以上对奥氏体进行塑性变形，会诱发马氏体转变而引起M_S点升高到M_d，同样塑性变形也可以使A_S下降到M_d和A_d分别称为形变马氏体点和形变奥氏体点。因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体，常称为形变马氏体，同样形变诱发马氏体逆转变而产生的奥氏体称为形变奥氏体。

    M_d的物理意义：可以获得形变马氏体的最高温度。若在高于M_d点的温度对奥氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体转变的作用。

A_d的物理意义：可以获得形变奥氏体的最高温度。若在低于A_d点的温度对马氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体逆转变的作用。

形变诱发马氏体转变的原因：根据M_S点的物理意义可知，形变之所以能诱发马氏体转变，是因为塑性变形为相提供了一定的相变驱动力。若机械驱动力可全部代替化学驱动力，M_d点已上升到T₀（马氏体与奥氏体两相热力学平衡温度），但这要求一种合适的变形方式以提供足够的机械驱动力。

按马氏体相变的热力学条件，我们可以知道M_d的上限和A_d的下限均为T₀。

目前国内还没有用亚稳定奥氏体不锈钢丝材经冷轧成扁带而绕制的弹性元件。由于是用丝材直接轧制而成，其产品中钢材的轧制变形流线没有被破坏，因此能得到很好的强度和弹性。这类产品力学性能优良，可反复装拆使用，并且由于其良好的抗腐蚀性能，在国民经济诸多领域大有发展前途和广泛推广应用的产品。

由于该类扁带所用材料需要特殊冶炼和丝材压扁冷轧加工，强度、硬度要求高，尺寸要求严，径厚比大，在国内尚属空白。而在国外该类产品已得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种低成本超高强度形变马氏体不锈钢扁带，填补我国在该类材料上的空白，填补国外类似材料的不足，减少马氏体不锈钢扁带的成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种马氏体不锈钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为：C：0.02～0.06﹪；Si：0.3～0.5﹪；Mn：1.0～1.5﹪；Ni：8.5～9.0﹪；Cr：17.5～18.5%；Ti：0.4～0.6%；P≤0.009%；S≤0.009%；余量为Fe。

上述马氏体不锈钢制备扁带的方法，包括以下步骤：

a）、按重量百分比称取各化学成分；

按照镍铬当量法则，通过各化学元素成分设计与分析，按各化学成分的重量百分比进行配料；

b）、真空感应熔炼；

真空感应熔炼采用2次精炼工艺；

第一次精炼在（1530～1560）±5℃的温度下，真空度控制在1～6Pa，精炼10～20分钟；

第2次精炼在（1530～1560）±5℃的温度下，真空度控制在1～2×10^-1Pa以上，精炼10分钟，以控制成分偏析，然后进行电磁搅拌；

c）、浇注重熔电极棒