一種低溫不鏽鋼及其熱處理方法

2023-07-26 01:39:41

一種低溫不鏽鋼及其熱處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫不鏽鋼及其熱處理方法，低溫不鏽鋼的重量百分比如下：C：≤0.03；Mn：≤2；Si：≤1；P：≤0.04；S：≤0.01；Ni：8.0-13.0；Cr：18.0-20；其餘為Fe和不可避免的雜質。低溫不鏽鋼熱處理方法，包括以下步驟：將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，首先將鋼板或鋼管整體加熱到1050-1080℃，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.3-2.6min。本發明的低溫不鏽鋼中S含量遠遠低於標準含量0.03%，性能更好。本發明低溫不鏽鋼熱處理方法加工得到的材料中組織分布與晶粒更細，有效提高了不鏽鋼管的強度。
【專利說明】一種低溫不鏽鋼及其熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及不鏽鋼的加工領域，具體涉及一種低溫不鏽鋼及其熱處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著清潔能源使用的不斷推廣，國內天然氣的使用不斷增多，天然氣具有清潔高效生態環保的貼點，天然氣的使用可以有效改善當今生態環境與汙染日益嚴重下的大氣環境，因此天然氣在郭明經濟中的用途越來越廣泛。為方便存儲、運輸，天然氣都會進行液化處理從而變成液化天然氣LNG。LNG的主要成分為甲烷，甲烷的常壓沸點為_161°C，由常溫的天然氣加工成LNG，必須要經過一套深冷裝置的處理，處理後LNG機制的溫度為_163°C。作為深冷裝置中的管件，其材料的選用與生產工藝的非常重要，現有的深冷裝置中所使用的關鍵主要為鉻鎳奧氏體不鏽鋼材料，而現有的鉻鎳奧氏體不鏽鋼材料的硫含量過高，在冶煉過程中不能充分進行固溶，製作得到的不鏽鋼材料強度較低，低溫抗衝擊能力差，不能適應強度更高的要求。

【發明內容】

[0003]本發明的一個目的在於:針對現有技術的不足，本發明提供了一種強度高、低溫抗衝擊性能好的低溫不鏽鋼。
[0004]本發明的另一個 目的在於:針對現有技術的不足，本發明提供了一種可以有效提高不鏽鋼板或鋼管強度、低 溫抗衝擊性能的低溫不鏽鋼熱處理方法。
[0005]為了實現上述第一個目的，本發明採用了以下的技術方案:
一種低溫不鏽鋼，其重量百分比如下:
C:≤ 0.03 ；
Mn: ≤2 ；
S1:≤ I ;
P:≤ 0.04 ；
S:≤ 0.01 ；
N1:8.0-13.0 ；
Cr:18.0-20 ；
其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0006]C可以提高鋼的強度，但是若其百分比低於0.03%，會是不鏽鋼的衝擊性能下降，降低剛的韌性。
[0007]Mn為奧氏體形成元素，可以提高不鏽鋼中高溫奧氏體組織的比例，但是含量過高時，組織偏偏析傾向加重，影響熱軋組織的均勻性。
[0008]Si為鐵素體形成元素，可增加鐵素體組織比例，對鋼的屈服強度有利。
[0009]P為鋼中不可避免的雜質元素，也是有害元素，過高的P含量會增加剛的冷脆敏感性，對焊接和衝擊韌性不利。[0010]S為鋼中的雜質元素，過高的S含量會導致鋼的熱脆現象，S含量越低，其性能越好，但是相應的成本也會增加，S < 0.01%既可以滿足不鏽鋼的性能要求又不會增加很大的冶金難度及成本。
[0011]Ni為奧氏體形成元素，可以提高鋼的高溫奧氏體組織比例，增加剛的仍性，Ni重量百分比為8.0-13.0% ;鋼的韌性增加效果最好。
[0012]Cr為抗氧化(如鏽蝕)元素和鐵素體形成元素，可以提高鋼的耐蝕性和穩定鋼的鐵素體組織比例。
[0013]
為了實現上述的第二個目的，本發明採用了以下的技術方案:
一種低溫不鏽鋼熱處理方法，包括以下步驟:
將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，首先將鋼板或鋼管整體加熱到1050-1080°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加 2.3-2.6min。
[0014]設定熱處理溫度為1050-1080°C，可以保證不鏽鋼板或鋼管能完全固溶化，將之前各加工工序中產生或析出的合金碳化物以及α相重新溶解到奧氏體中，獲取單一的奧氏體組織，以保證材料有良好的機械性能和耐腐蝕性能，充分地消除應力和冷作硬化現象，達到理想的金相狀態，從而滿足不鏽鋼實用超低溫狀態的性能要求，特別是低溫強度即其低溫衝擊功要求。
[0015]作為優選，所述的鋼板或鋼管的壁厚每增加I毫米，保溫時間增加2.5min。採用上述的優選方案後，可以保證產品完全固溶化，達到理想的金相狀態，從而滿足不鏽鋼實用超低溫狀態的性能要求，特別是低溫強度即其低溫衝擊功要求。(上述優選方案的有益效果最好能進行說明)
作為優選，所述的鋼板或鋼管整體熱處理溫度為1070-1080°C。
[0016]作為優選，所述的鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為200-400°C，入熱處理爐後升溫速度為180-220°C/h。入爐溫度為200-400°C能減少內應力，升溫溫度為180_220°C /h以避免在升溫過程中析出更多的碳化物，同時升溫速度又不能太快，以免不鏽鋼管件發生變形和局部聚集的低溶點組織熔化而產生過燒現象。
[0017]作為優選，所述的鋼板或鋼管的入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。升溫溫度為180-2200C /h以避免在升溫過程中析出更多的碳化物，同時升溫速度又不能太快，以免不鏽鋼管件發生變形和局部聚集的低溶點組織熔化而產生過燒現象。
[0018]作為優選，包括還以下後處理工藝:將不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。作為優選，可以對不鏽鋼的尺寸進行後處理後，便於將不鏽鋼加工成需要的產品。
[0019]本發明的低溫不鏽鋼熱處理方法加工得到的不鏽鋼板或鋼管的材料中組織分布與晶粒更細，有效提高了不鏽鋼管的強度。
【具體實施方式】
[0020]實施例1低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C:0.03 ；Mn:1.8 ；Si 0.8 ；P:0.038 ；S:0.009 ；Ni:
9.0 ；Cr:19 ;其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0021]在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為289°C，入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1060°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.5min，實施例1中保溫時間為20h。
[0022]最後將不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0023]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在210 σ s /Mpa,抗拉強度在 519 ob /Mpa,延伸率在 35205 σ 5/%。
[0024]實施例2
低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C:0.015 ；Mn:0.89 ；S1:0.5 ；P:0.025 ；S:0.0054 ；Ni:8.4 ；Cr:18.21 ;其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0025]在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為378°C，入熱處理爐後升溫速度為190°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1070°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.5min，該實施例中保溫時間為20h。
[0026]最後將不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0027]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在260 σ s /Mpa，抗拉強度在537 σ b /Mpa以上，延伸率在35325 σ 5/%以上。
[0028]實施例3
低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C:0.0191 ；Mn:1.6 ；S1:0.71 ；P:0.02 ；S:0.0042 ；Ni:13 ；Cr:20 ;其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0029]在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為352°C，入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1080°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加 2.5min。保溫 20h。
[0030]最後將不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0031]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在245 σ s /Mpa,抗拉強度在 586 σ b /Mpa,延伸率在 35460 σ 5/%。
[0032]實施例4
低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C:0.0089 ；Mn:1.2 ；S1:0.78 ；P:0.038 ；S:0.01 ；Ni:
8.0 ；Cr:18.2 ;其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0033] 在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為210°C，入熱處理爐後升溫速度為220°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1050°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.5min。保溫時間為23h。[0034]最後將，不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0035]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在235 σ s /Mpa以上，抗拉強度在525 σ b /Mpa以上，延伸率在35305 σ 5/%以上。
[0036]實施例5
低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C 0.0078 ；Μη:≤0.7 ;S1:≤0.6 ;Ρ 0.035 ；S:(0.063 ；Ni:9.0 ；Cr:19 ;其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0037]在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為248°C，入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1080°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.5min。保溫時間為22h。
[0038]最後將，不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0039]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在215σ s /Mpa,抗拉強度在 525 σ b /Mpa,延伸率在 35405 σ 5/%。
[0040]實施例6
低溫不鏽鋼，其重量百分比如為:C:0.028 ；Mn:1.7 ；S1:0.7 ；P:0.023 ；S:0.89 ；Ni:8.2 ；Cr:18.3 ;其餘 為Fe和不可避免的雜質。
[0041]在上述不鏽鋼冶煉完成後，將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為400°C，入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。將鋼板或鋼管整體加熱到1065°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加 2.5min。保溫 19h。
[0042]最後將，不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
[0043]將實施例1中得到的不鏽鋼管材進行常溫下的拉伸強度測試，測得其屈服強度在205 σ s /Mpa,抗拉強度在 515 σ b /Mpa,延伸率在 35205 σ 5/%。
【權利要求】
1.一種低溫不鏽鋼，其特徵在於:其重量百分比如下:
C:≤ 0.03 ；
Mn: ≤2 ；
S1:≤ I ;
P:≤ 0.04 ；
S:≤ 0.01 ；
N1:8.0-13.0 ；
Cr:18.0-20 ； 其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於包括以下步驟: 將鋼板或鋼管置於熱處理爐內進行熱處理，首先將鋼板或鋼管整體加熱到1050-1080°C，進行保溫，保溫時間至少30min，鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加 2.3-2.6min。
3.根據權利要求2所述的保溫低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於:所述的鋼板或鋼管的壁厚每增加1mm，保溫時間增加2.5min。
4.根據權利要求2所述的保溫低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於:所述的鋼板或鋼管整體熱處理溫度為1070-1080°C。
5.根據權利要求2所述的保溫低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於:所述的鋼板或鋼管的入熱處理爐時的溫度為200-400°C，入熱處理爐後升溫速度為180-220°C /h。
6.根據權利要求5所述的保溫低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於:所述的鋼板或鋼管的入熱處理爐後升溫速度為200°C /h。
7.根據權利要求2所述的保溫低溫不鏽鋼熱處理方法，其特徵在於包括還以下後處理工藝:將不鋼板或鋼管降溫冷卻，再進行幾何、尺寸上的加工，再對不鏽鋼板或鋼管的表面進行噴砂、拋丸處理，以及滲透檢驗，最後將不鏽鋼板或鋼管進行酸洗鈍化。
【文檔編號】C21D6/00GK103938113SQ201310020946
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月21日 優先權日:2013年1月21日
【發明者】黃榮國, 鄒繼全, 李增卡, 王慕亮, 金傑 申請人:浙江飛挺管業有限公司