[发明专利]一种含氮不锈钢及制备方法

说明书

本发明公开了一种含氮不锈钢以及制备方法，该不锈钢按质量百分比计，其化学成分组成为：C 0.28～0.42％、Si≤0.1％、Mn 0.3～0.7％、Cr 14.5～17.5％、Mo 1.3～2.3％、V 0.3～0.7％、N 0.12～0.35％、Ni≤0.5％、P≤0.025％、S≤0.003％，Ti≤0.003％，余量为Fe，该不锈钢中有较高的铬含量，并降低了硅和镍含量，有利于提高钢液的平衡氮含量，与合金中的钒、钼等元素结合生成细小的纳米碳氮化物并产生显著的沉淀强化作用，对不锈钢的强度、耐磨性及塑韧性产生积极作用。本发明还提供了一种采用非真空感应+气氛保护电渣重熔+锻造开坯+锻/轧成形+退火工艺的制备方法，不仅生产流程短、加工成本低，而且有效保证了不锈钢中的氮含量及均匀性，得到的不锈钢纯净度也比较高，组织得到有效控制，在强度相当的前提下塑韧性更高。

技术领域

本发明属于不锈钢制造技术领域，具体涉及了一种含氮不锈钢及制备方法。

背景技术

不锈钢因其良好的抗腐蚀性广泛用于石油、化工、能源、海洋、医疗等领域。原料中往往需要加入一定含量的镍，为了满足对强度和耐磨性的要求也会加入一定含量的碳，但是碳元素的加入会降低材料的耐腐蚀性和韧性。随着工业发展和科技进步，不锈钢中加入一定量的氮用于代替镍和碳元素，加入氮元素后可以减少昂贵金属镍的使用，节约资源；同时可以提高不锈钢的强度、耐蚀性、耐磨性又不会降低材料的塑韧性等，因此含氮不锈钢得到较为广泛的应用，可用于制造护环、轴承、模具等。

含氮不锈钢在熔炼过程中存在氮难加入以及氮溢出等问题，含氮不锈钢的生产存在技术难度高、生产周期长等问题。目前国内多采用电弧炉、LF、VD、AOD、真空感应炉、加压电渣重熔等冶炼高氮钢，工艺流程长、产品质量不能得到有效控制，此外由于铬含量较高容易生产网状或链状碳化物。

发明内容

本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种含氮不锈钢。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：

一种含氮不锈钢，按质量百分比计，其化学成分组成为：C 0.28～0.42％、Si≤0.1％、Mn 0.3～0.7％、Cr 14.5～17.5％、Mo 1.3～2.3％、V 0.3～0.7％、N 0.12～0.35％、Ni≤0.5％、P≤0.025％、S≤0.003％，Ti≤0.003％，余量为Fe。

如上所述的含氮不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

S1.冶炼：将除了含氮原料的其他原料于感应炉中冶炼，冶炼温度为1550～1630℃，待原料熔炼50～80min后加入脱氧剂脱氧，然后加入含氮原料继续冶炼，控制冶炼终点Ti含量≤0.003％，最后加入脱硫剂除硫出钢；

S2.浇注电极：在氮气保护条件下将钢液浇注为自耗电极，浇铸温度为1510～1560℃，浇注时钢液上升速率控制为8～20mm/s；

S3.电渣重熔：采用氮气保护气氛将所述自耗电极进行电渣重熔，得到电渣锭；所述重熔氮气压力为1～5bar，重熔功率为650～1000Kw；

S4.开坯+成形：将所述电渣锭首先于1100～1250℃保温处理，然后进行镦拔开坯；再经1100～1180℃保温处理，然后进行锻/轧成形；最后进行终锻/轧，温度为870～950℃；终锻/轧后进行冷却；

S5.退火：将所述冷却后的成形不锈钢材进行退火，得到成品不锈钢。

优选的，步骤S1所述含氮原料为铬氮合金或钒氮合金，粒径为2～5mm。

优选的，步骤S1加入含氮原料后，继续冶炼10～20min，并采用底吹氮气的方式进行搅拌。

优选的，所述脱氧剂的加入量为0.5～2kg/t钢、所述脱硫剂的加入量为3～6kg/t钢。