高强度防锈马氏体不锈钢的制作方法及注意事项

　　本发明涉及不锈钢材料领域，尤其涉及一种高强度防锈马氏体不锈钢。

　　背景技术：

　　马氏体不锈钢是一类通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和抗氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。

　　马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片、蒸汽装备的轴和拉杆，以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等。碳含量较高的马氏体不锈钢则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类；根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。17-4ph型号不锈钢，即sus630型号不锈钢，是最常用的马氏体沉淀硬化不锈钢，其中国牌号为0cr17ni4cu4nb，是添加铜的沉淀硬化型钢种；由于其具有较好的硬度、抗拉强度和耐腐蚀性能，常应用于海上平台、食品工业、直升机甲板、纸浆及造纸业、涡轮机叶片、机械部件、核废物桶等领域。但是，由于在应用中需要经受酸性介质腐蚀、机械磨损等考验，现有的17-4ph型号不锈钢的寿命较短；在某些精密设备中若出现生锈或开裂现象，会增加成本，不利于经济效益和社会效益的提高。

　　技术实现要素：

　　为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度防锈马氏体不锈钢，将马氏体不锈钢中的组分重量合理配比，提高其强度和抗腐蚀、抗氧化性能。

　　为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

　　一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0-0.05%，硅0-0.9%，硫0-0.02%，磷0.01-0.03%，锰0.01-0.9%，铬15.6-17.0%，镍4.1-4.9%，铜3.8-4.5%，铌0.25-0.44%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.04%，硅0.6%，硫0.01%，磷0.02%，锰0.9%，铬15.6%，镍4.1%，铜3.8%，铌0.25%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.03%，硅0.5%，硫0.009%，磷0.015%，锰0.5%，铬15.8%，镍4.2%，铜3.9%，铌0.28%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，硅0.7%，硫0.02%，磷0.01%，锰0.6%，铬15.7%，镍4.3%，铜3.85%，铌0.26%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　优选地，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.015%，硅0.5%，硫0.015%，磷0.02%，锰0.7%，铬15.6%，镍4.5%，铜4.0%，铌0.27%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　与现有技术相比，本发明提供一种高强度防锈马氏体不锈钢，将各组分的重量合理配比，提高了不锈钢的强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能，应用于海上平台、食品工业、直升机甲板、纸浆及造纸业、涡轮机叶片、机械部件、核废物桶等领域，可以延长设备或零件的寿命。

　　附图说明

　　无。

　　具体实施方式

　　为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

　　一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0-0.05%，硅0-0.9%，硫0-0.02%，磷0.01-0.03%，锰0.01-0.9%，铬15.6-17.0%，镍4.1-4.9%，铜3.8-4.5%，铌0.25-0.44%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　碳（c）是影响不锈钢硬度的主要元素，通常碳含量越高，热处理后的不锈钢的硬度就越高；但是，碳含量过高，容易对不锈钢的耐腐蚀性能造成影响；铬（cr）是不锈钢防锈的最主要元素，因为铬会在不锈钢表面形成氧化铬钝化膜（cr2o3），从而防止不锈钢中的铁氧化，通常来说，铬含量越高，不锈钢的耐腐蚀性越好；增加铬含量，对提高不锈钢在氧化性介质中的耐腐蚀性极为有效，同时也使得不锈钢的耐点腐蚀性提高；由于碳和铬的亲和性好，容易产生稳定的碳化铬，导致不锈钢中铬含量降低，从而降低其耐腐蚀性能，所以当铬含量相同时，碳含量越低，则不锈钢的耐腐蚀性能越好；碳含量越高，则不锈钢的耐腐蚀性越差；不锈钢中碳含量与铬含量二者相辅相成，本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中碳含量为0-0.05%，铬含量为15.6-17.0%，能够保证制备的不锈钢具有较高的强度和耐腐蚀性能。

　　硅（si）作为还原剂和脱氧剂，能够提高不锈钢的抗拉强度，硅与铬等结合，有提高耐腐蚀性能和抗氧化的作用；但是，硅含量增加会降低不锈钢的焊接性能，因此本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中硅含量控制在0-0.9%。

　　硫（s）、磷（p）是不锈钢中的有害元素，会对不锈钢的耐腐蚀及抗氧化性能造成影响，因此需要降低其含量，但是，过度降低硫、磷含量会导致精炼成本增加，因此，要将其控制在适当范围内，本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中硫含量控制在0-0.02%，磷含量控制在0.01-0.03%，尽可能避免硫、磷对不锈钢的耐腐蚀性能造成影响。

　　适量的锰（mn）可以改善不锈钢的高温强度，过量的锰会导致不锈钢的耐腐蚀性和抗氧化性下降，因而本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中锰含量控制在0.01-0.9%，保证制备的不锈钢具有高强度和耐腐蚀、抗氧化性能。

　　镍（ni）与铬配合，可以显著提高不锈钢的耐腐蚀性能，从而延长不锈钢制品的使用寿命，本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中镍含量控制在4.1-4.9%。

　　铜（cu）能够增加不锈钢的耐腐蚀性，使得不锈钢的塑性提高、冷加工性能优良，本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中铜含量为3.8-4.5%。

　　铌（nb）是强碳化物形成元素，可以防止晶间腐蚀，提高不锈钢的高温强度，提高不锈钢的耐晶间腐蚀性能，本发明的高强度防锈马氏体不锈钢中铌含量为0.25-0.44%，使得不锈钢具有优异的耐腐蚀性能。

　　采用本发明的重量配比制备的马氏体不锈钢具有高强度、优异的耐腐蚀和抗氧化性能，应用于海上平台、食品工业、直升机甲板、纸浆及造纸业、涡轮机叶片、机械部件、核废物桶等领域，可以延长设备或零件的寿命。

　　实施例1：一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.04%，硅0.6%，硫0.01%，磷0.02%，锰0.9%，铬15.6%，镍4.1%，铜3.8%，铌0.25%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　实施例2：一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.03%，硅0.5%，硫0.009%，磷0.015%，锰0.5%，铬15.8%，镍4.2%，铜3.9%，铌0.28%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　实施例3：一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.02%，硅0.7%，硫0.02%，磷0.01%，锰0.6%，铬15.7%，镍4.3%，铜3.85%，铌0.26%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　实施例4：一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0.015%，硅0.5%，硫0.015%，磷0.02%，锰0.7%，铬15.6%，镍4.5%，铜4.0%，铌0.27%，余量为铁和不可避免的杂质。

　　本发明提供一种高强度防锈马氏体不锈钢，将各组分的重量合理配比，提高了不锈钢的强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能，应用于海上平台、食品工业、直升机甲板、纸浆及造纸业、涡轮机叶片、机械部件、核废物桶等领域，可以延长设备或零件的寿命。

　　本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明提供一种高强度防锈马氏体不锈钢，含有铁、碳、硅、硫、磷、锰、铬、镍、铜、铌组分，各组分按重量百分比计算分别为：碳0?0.05%，硅0?0.9%，硫0?0.02%，磷0.01?0.03%，锰0.01?0.9%，铬15.6?17.0%，镍4.1?4.9%，铜3.8?4.5%，铌0.25?0.44%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明将不锈钢各组分的重量合理配比，提高了不锈钢的强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能，应用于海上平台、食品工业、直升机甲板、纸浆及造纸业、涡轮机叶片、机械部件、核废物桶等领域，可以延长设备或零件的寿命，降低维护成本。

　　技术研发人员：周广美;张凌

　　受保护的技术使用者：兴化市广福金属制品有限公司

　　技术研发日：2018.12.31

　　技术公布日：2019.04.05