[发明专利]一种热强性较好的不锈钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢锻件技术领域，具体的是一种热强性较好的不锈钢及其生产方法。

背景技术

奥氏体不锈钢由于在高温和极低温度下都具有良好的塑韧性、冷热加工性能和耐局部腐蚀性能而被广泛用于石油、化工、宇航和能源等领域，尤其是在核电领域，奥氏体不锈钢是各类压水堆核岛内关键部件的主要材质，由于锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命，因此各类奥氏体不锈钢锻件在核电站的建设中起到至关重要的作用。

目前采用的材料主要为奥氏体不锈钢(SUS304L、SUS316L等)，此类材料具有强度高、耐腐蚀性好的特点。此类材料在进行锻件加工时，需要进行多次锻打和热处理，对锻件的性能产生一定影响，经常出现未进行锻造加工前材料的机械性能完全满足标准要求，但是进行锻打和热处理后，机械性能容易接近标准要求的下限，尤其是抗拉强度，往往偏低甚至是超标，造成锻件重新热处理甚至报废，如何解决奥氏体不锈钢锻件加工后抗拉强度接近下限的问题是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢及其生产方法，该不锈钢锻件制造成本低、机械性能优异，尤其是抗拉强度高。

本发明的技术方案是，在SUS316L的基础上进行改进，控制可以提高不锈钢强度的C、Si、Mn、Mo、Cr元素的含量，将其调整至标准要求含量的上限，增加少量可以提高不锈钢强度的Ti元素，一种热强性较好的不锈钢的成分重量百分比为：

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％；

W：0.05-0.15％；余量为铁。

确定上述化学成分的理由如下：

碳：碳元素通过固溶强化可以增加合金的低温强度，起强化作用；碳含量的控制范围，处于碳在铁素体中的溶解度以下或接近于铁素体中碳的溶解度，因此将碳含量的优选控制在上限，为0.02％～0.03％。

镍：镍为强的奥氏体形成元素，增加镍含量有助于提高奥氏体组织的稳定性，能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性；镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，但镍为贵重金属原料，含量过高会导致材料价格高，此外高的镍含量不利于材料低温强度的提高，因此优选为13％～15％。

铬：铬为铁素体形成元素，能显著提高强度、耐腐蚀性，但同时降低塑性和韧性；但铬含量过高，会导致奥氏体中铁素体含量增加，因此铬元素的含量优选控制在上限，为17.00～19.00％。

钼：钼为铁素体形成元素，奥氏体不锈钢中添加钼可以提高奥氏体不锈钢的耐点蚀性能，通过固溶强化可以提高其强度，将钼含量优选控制在上限，为2.50％～3.00％。

氮：氮作为强奥氏体形成元素，一方面通过固溶强化可以明显提高奥氏体不锈钢的高温强度，另一方面氮与钛相互作用，可以更明显的改善材料高温强度；但氮含量过高，会导致大量的氮化物析出，又会降低材料的室温韧性和耐腐蚀性能，因此优选为0.15％～0.22％。

锰：增加锰含量可以提高钢的强度，增加奥氏体不锈钢中氮元素的固溶度，但锰含量过高，会导致奥氏体不锈钢中产生马氏体，因此将锰含量优选控制在上限为1.5％～2.0％。

钛：在钢轧制的升温过程中，钛与氮、碳的结合形成弥散的小颗粒，对奥氏体晶界起固定作用，阻碍奥氏体晶界的迁移，有效阻止奥氏体晶粒粗化，而在降温过程中钛与氮、碳的化合物在奥氏体向铁素体转变之前析出，成为铁素体的形 核质点，使铁素体的晶粒细化，显著提高不锈钢的强度；且钛元素的含量在0.05％～0.15％之间时，对γ晶粒尺寸的影响最为显著，因此将钛含量优选为0.05％～0.15％。

硅：硅可以显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，作为铬当量的形成元素，和钼、铬等结合，可以提高钢的抗腐蚀性和抗氧化性，因此将硅含量控制在上限为0.75～1.0％。

钨：能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。

硫、磷：合金冶炼过程中的杂质元素。