[发明专利]一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料

说明书

本发明涉及钢材锻造技术领域，公开了一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料，化学组成以质量百分比计，由以下化学成分组成：碳C0.09～0.14；硅Si0.20～0.40；锰Mn0.50～0.90；铬Cr11.80～13.00；镍Ni0.45～0.60；钼Mo0.15～0.30；磷P≤0.020；硫S≤0.015；矾V0.03～0.10；钛Ti≤0.05；气体元素含量氮≤200ppm；其余为Fe及残余元素。与现有技术相比，本发明加入少量镍来获得优异的韧性和耐低温性能，加入少量的钼并适当控制钒、钛等合金成分范围来提高并稳定材料强度，其机械性能达到：抗拉强度≥690MPa，屈服强度≥552MPa，延伸率≥18%，断面收缩率≥35%，‑46℃的冲击值AKv≥30J。

技术领域

本发明涉及锻造钢材技术领域，尤其涉及一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料，其满足美国石油协会API 6A等产品标准PSL3级马氏体不锈钢的要求。

背景技术

随着世界能源形势日趋紧张，部分寒冷地区、富含硫化氢、二氧化碳的油气田以及海洋油气田也进入了开采阶段，这些环境的采油设备对材料的耐腐、耐压、抗冲击等要求较高，市场上对此类环境采油设备的需求量越来越大，耐低温耐腐蚀的高强度不锈钢锻件有着广泛的市场前景。

目前油气开采技术还是美国最先进，美国石油协会API所制定的标准成了世界通用标准，只有符合API标准要求的产品才能打开世界市场，短期内只有开发出既符合API标准且成本经济的高性能马氏体不锈钢锻件才能占领更多的市场。

市场上马氏体不锈钢主要存在的不足是：成本低的普通Cr13系列马氏体不锈钢的耐低温性能差，不能同时满足耐低温和耐腐蚀、高强度的要求。

美国石油协会API 6A PSL3G级及以下马氏体不锈钢要求的主要化学成分范围(质量百分比％)为：碳C≤0.15、硅Si≤1.50、锰Mn≤1.00、铬Cr：11.00～14.00、磷P≤0.025、硫S≤0.025。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料，该材料符合API规定的石油和天然气钻采设备所用原料的化学成分和机械性能的要求，同时也能保证在低温环境下的冲击韧性要求，控制了材料成本，提高材料的适用范围，不仅能用于石油、天然气钻采方面设备的制造，而且可以用于其他工程领域。

技术方案：本发明提供了一种耐低温高强度马氏体不锈钢锻件材料，化学组成以质量百分比计，由以下化学成分组成：

碳C：0.09～0.14；

硅Si：0.20～0.40；

锰Mn：0.50～0.90；

铬Cr：11.80～13.00；

磷P≤0.020；

硫S≤0.015；

镍Ni：0.45～0.60；

钼Mo：0.15～0.30；

矾V：0.03～0.10；

钛Ti≤0.05；

气体元素含量氮[N]≤200ppm；

其余为Fe及残余元素；

硬度在207-237HBW范围时，机械性能达到：抗拉强度≥690MPa，屈服强度≥552MPa，延伸率≥18％，断面收缩率≥35％，-46℃的冲击值AKv≥30J。

进一步地，所述马氏体不锈钢锻件材料的制造方法为：

步骤1：钢坯制造；