[发明专利]低氮钢材及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钢材生产领域，公开了一种低氮钢材及其制备方法和应用，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造，所述精锻机锻造的总变形率为50‑80％；所述精锻机锻造包括3‑5个道次，且所述精锻机锻造的倒数第二道次的变形率为35‑40％。本发明提供的方法得到的低氮钢材碳氮化物B类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级，即使在其氮含量较低情况下，也能保证其屈服强度R_0.2可以满足航天发动机对材料的高要求。

技术领域

本发明涉及钢材生产领域，具体地，涉及一种低氮钢材，一种低氮钢材的制备方法，一种低氮钢材的应用。

背景技术

1Cr21Ni5Ti是铁素体-奥氏体型双相不锈钢，与1Cr18Ni9Ti相比，该材料具有较高强度和耐腐蚀性能，主要用于制造航空发动机和航天火箭发动机燃烧室外壁。

随着航天技术的发展，对高品质材料提出新要求，要求碳氮化物(TiC、(C、N)Ti类夹杂)B类(链状分布)≤2级，D类(弥散分布)≤2.5级，为了满足该要求，需要控制1Cr21Ni5Ti中氮含量，另外，如果氮含量减少，势必会造成屈服强度R_0.2的降低。因此，有必要开发氮含量较小，且屈服强度R_0.2满足要求的1Cr21Ni5Ti钢材。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术生产氮含量较低的1Cr21Ni5Ti钢材，致屈服强度R_0.2明显降低的缺陷，提供一种低氮钢材，该低氮钢材的制备方法，由该制备方法生产的低氮钢材，以及该低氮钢材的应用。

本发明的发明人通过深入的研究发现，在对1Cr21Ni5Ti钢锭进行处理时，采用两镦两拔锻造开坯与精锻机锻造成材的结合，且控制精锻机锻造的总变形率为50-80％，精锻机锻造包括3-5个道次，所述精锻机锻造的倒数第二道次变形率为35-40％，即使在其氮含量较低的情况下，也能保证其屈服强度R_0.2可以满足航天发动机对材料的高要求。发明人在进一步研究过程中发现，采用两镦两拔锻造可以将碳氮化物打散，不呈链状分布，而后续通过精锻机锻造采用多道次(3-5)变形进行，并且控制倒数第二道次变形率(35-40％左右)，可以提高钢材的屈服强度。

基于此，本发明提供一种低氮钢材，以所述钢材的总重量为基准，所述钢材含有：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类≤2级，碳氮化物D类≤2.5级。

本发明还提供了一种低氮钢材的制备方法，该制备方法包括：对1Cr21Ni5Ti钢锭进行两镦两拔锻造，然后进行精锻机锻造；其中，以所述钢锭的总重量为基准，所述钢锭含有：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；所述精锻机锻造的总变形率为50-80％；所述精锻机锻造包括3-5个道次，且所述精锻机锻造的倒数第二道次变形率为35-40％。

本发明还提供了由上述制备方法生产的低氮钢材。

本发明还提供了上述低氮钢材在火箭发动机中的应用。