[发明专利]一种含氮高铬高锰耐腐蚀钢及其冶炼方法

说明书

本发明涉及一种含氮高铬高锰耐腐蚀钢及其冶炼方法，所述含氮高铬高锰耐腐蚀钢由以下质量分数组成：C 1.9‑2.08％、Si 0.24‑0.45％、N 0.6‑0.7%、Cr 18‑20、Mn 16‑18%、Mo 0.32‑0.44％、Cu 0.2‑0.25%、Ni 1.2‑1.4%、P<0.03%、S<0.03%、余量Fe。该耐腐蚀钢耐腐蚀性能优异，能够满足在大吨位、高速船舶上应用，应用范围广泛。

技术领域

本发明属于钢铁的冶炼制造领域，具体涉及一种含氮高铬高锰耐腐蚀钢及其冶炼方法。

背景技术

目前，高锰铝青铜C95700（75Cu-3Fe-8Al-2Ni-12Mn）满足大吨位、高速船舶要求，其性能较好。不锈钢316L或316N也适用于制造船用螺旋桨。但这些材料制备的螺旋桨仍然存在耐海水腐蚀性能或机械性能有限的缺点。

高氮合金钢包括高氮不锈钢和高氮工具钢等材料，尤其高氮不锈钢，节约镍且性能优异，受到各国的重视，被作为战略性结构材料。现有专利（200810050792.8）提供了在常压条件下冶炼氮含量高达0.6-1.2%的高氮钢铸锭的方法，为高氮奥氏体不锈钢在冶金和领域的应用提供了更加便利的条件。

高氮奥氏体不锈钢与316L或316N不锈钢相比，韧性处于同等级别，但其强度却有显著的提高，且具有更高的耐点蚀当量值及更为优异的耐海水腐蚀性能；与高锰铝青铜C95700相比，Cr20Mn18Mo2.5-0.9N高氮奥氏体不锈钢其铸态抗拉强度不低于830Mpa、屈服强度不低于565Mpa、延伸率30%以上，计算疲劳强度高于567Mpa，显著优于高锰铝青铜。由此可见，采用高氮奥氏体不锈钢制作高性能的螺旋桨，是一个很好的选择，然而，由于合金元素含量与高氮奥氏体不锈钢的性能有直接关系，如何控制高氮钢中的合金元素含量以及冶炼方法使其能够满足现有螺旋桨力学性能要求的同时提高其耐腐蚀性已成为行业内的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氮高铬高锰耐腐蚀钢，以进一步提高现有高氮奥氏体不锈的耐腐蚀性能，从而使其能够在大吨位、高速船舶上广泛应用。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种含氮高铬高锰耐腐蚀钢，所述含氮高铬高锰耐腐蚀钢由以下质量分数组成：C1.9-2.08％、Si 0.24-0.45％、N 0.6-0.7%、Cr 18-20 、Mn 16-18%、Mo 0.32-0.44％、Cu0.2-0.25%、Ni 1.2-1.4%、P<0.03%、S<0.03%、余量Fe；所述的含氮高铬高锰耐腐蚀钢的制备工艺，具体包括以下步骤：

1)将铁、锰、铬放入真空渗氮炉进行渗氮处理，获得氮化料；渗氮处理时，抽真空度为100～0.02Pa渗氮，送氮气温度为500～1100℃，渗氮温度为900～1200℃，渗氮时炉内压力0.1～0.3Mpa，渗氮保温时间1～12小时；

2)渗氮处理后，氮化料加入到熔炼设备加热至1280-1310℃，然后加入硅、镍、钼，继续升温至熔融，进行成分分析、调整；

3)调节温度为1560-1580℃后加除渣剂除渣2～3次，除渣结束后将铜纳入钢包底部，此时通过吹氮装置通入氮气通入氮气，控制氮气的流量为510-900Nm³/h，搅拌，然后调节钢液温度为1470-1490℃，出钢；

4)待钢包内的钢液降温至1370-1400℃时浇注得初产品；

5)将初产品升温至600-630℃，保温1.5-2h，进行一次淬火，降温至室温后，再升温至910-930℃进行二次淬火，保温2-2.5h，然后降温至室温；

6)将步骤5)中淬火后的初产品进行回火处理，升温至390-400℃，保温3-4h，然后降温至室温。