申请/专利权人：东北大学;辽宁省沈抚改革创新示范区东大工业技术研究院

申请日：2023-02-17

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN115976417B

主分类号：C22C38/02

分类号：C22C38/02;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/52;C22C38/48;C22C38/06;C22C38/54;C22C33/04;C21D1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.05.05#实质审查的生效;2023.04.18#公开

摘要：本发明提供了一种高氮低钼超级奥氏体不锈钢及其制备方法，属于不锈钢材料技术领域。本发明根据钢种成分特征、制备难度和服役性能要求等，匹配了成套冶炼、铸造、均质化、热加工和热处理工艺；能够解决精确增氮的同时保证较高的纯净度，铸造过程凝固过程显著减轻了元素偏析与析出，均质化过程实现了组织和成分均匀化、避免了晶粒过度长大，热加工过程具有良好热塑性、避免了热加工裂纹，热处理后具有适宜晶粒度以及良好匹配的耐腐蚀性能和力学性能。

主权项：1.一种高氮低钼超级奥氏体不锈钢，其特征在于，按照质量百分比计，化学成分为：C：≤0.02％、Si：0.5～0.9％、Mn：5.0～8.0％、P：≤0.03％、S：≤0.002％、Cr：23.5～27.5％、Ni：15.5～17.5％、Mo：5.0～6.0％、Cu：0.6～0.9％、N：0.75～1.2％、Co：≤1.5％、Nb：0.04～0.08％、RE：0.008～0.05％、B：0.001～0.006％、Al≤0.02％、O≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质，其中，RE为Ce、La和Y中的一种或多种；所述高氮低钼超级奥氏体不锈钢的制备方法包括以下步骤：将所述化学成分对应的制备原料进行加压冶炼，得到不锈钢熔体；将所述不锈钢熔体依次进行加压浇铸和水冷模铸，得到不锈钢铸锭；将所述不锈钢铸锭进行分类分级均质化，得到均质化铸锭；将所述均质化铸锭进行热加工，将所得工件进行热处理，得到所述高氮低钼超级奥氏体不锈钢；所述加压冶炼的方式为加压气相渗氮，所述加压冶炼的温度为1510～1560℃，冶炼压力为0.32～1.75MPa，冶炼时间为10～16min；所述加压浇铸的浇铸过热度为40～60℃，浇铸压力为0.6～2.0MPa；所述水冷模铸时，当T3≥900℃时，控制锭模中冷却水流量为1000～1200Lmin，当T3900℃时，控制锭模中冷却水流量≤800Lmin；T3由安装在锭模侧壁距离内壁d1和d2处的热电偶测量得到，且d1d2；T3的计算公式为： 其中，Ta为d1处测得的温度，℃；Tb为d2处测得的温度，℃；所述分类分级均质化包括以下步骤：在所述不锈钢铸锭表面涂刷抗高温氧化涂料后，将所得钢锭升温至一次预热温度500～600℃，保温0.5h以上，以300～350℃h的速率升温至二次预热温度1180～1220℃，保温0.5h以上，以150～200℃h的速率升温至均质化温度，根据钢种成分进行分类均质化处理；在所述分类均质化处理的步骤中，通过常数k将超级奥氏体不锈钢分为3类，k值计算公式为： 其中，W代表对应化学元素的质量百分含量；根据0.76≤k0.92、0.92≤k1.08和1.08≤k≤1.26将超级奥氏体不锈钢分为3类，记作I类钢、II类钢和III类钢；当所述超级奥氏体不锈钢为I类钢时，所述分类均质化处理的步骤包括：在一级均质化温度1280～1290℃，保温时间按工件单位厚度计，保温2.4～3.1minmm后，将所得铸锭随炉降温至二级均质化温度1210～1220℃，保温时间为3.1～3.9minmm；当所述超级奥氏体不锈钢为II类钢时，所述分类均质化处理包括：在一级均质化温度1240～1250℃，保温0.6～0.9minmm后，将所得铸锭随炉降温至二级均质化温度1200～1210℃，保温时间为3.9～5.1minmm；当所述超级奥氏体不锈钢为III类钢时，所述分类均质化处理的条件包括：均质化温度为1200～1220℃，保温时间为4.5～6.0minmm；所述热加工的步骤中，将所述均质化铸锭随炉升温至预热温度500～600℃，热透后以400～450℃h的速率升温至驻炉温度1210～1250℃保温后，进行热加工；根据钢种成分选取热加工温度区间：I类钢：热加工温度区间为950～1180℃；II类钢：热加工温度区间为970～1190℃；III类钢：热加工温度区间为1000～1200℃；所述热加工的方式为锻造或热轧；所述锻造的开锻锻造比为1.2～1.5，总锻造比为3～12；所述热轧的方式为多阶段多道次、变形量逐渐增大的连续轧制方式，所述热轧包括四个阶段，每一阶段包含1～3道次，第一阶段压下率为10.5～12.3％；第二阶段压下率为12.5～14.5％；第三阶段压下率为13.1～15.7％；第四阶段压下率为16.7～18.5％；所述热处理的固溶温度按照钢种成分确定：I类钢：固溶温度为： W代表对应元素的质量百分含量，％；II类钢：固溶温度为： W代表对应元素的质量百分含量；III类钢：固溶温度为： W代表对应元素的质量百分含量；所述热处理的固溶时间为1.5～6.5minmm。

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