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520B沉淀硬化不锈 钢钢锭及其生产方法

阅读：192发布：2020-10-05

专利汇可以提供520B沉淀硬化不锈钢钢锭及其生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了520B沉淀硬化不锈钢钢锭及其生产方法，520B沉淀硬化不锈钢钢锭的化学成分按重量百分比(wt％)为：C：0.042～0.060；Mn：≤1.00；Si：≤0.65；S：≤0.005；P：≤0.015；Cr：13.0～14.5；Ni：5.0～6.0；Mo：1.30～1.80；Cu：1.32～2.00；Nb：0.27～0.45，其余Fe。生产方法，包括以下步骤：原材料选择；电弧炉冶炼；VODC 真空精炼炉精炼；出钢；浇注；脱模；退火；锻造；锻件粗加工；性能热处理；理化测试、尺寸检验，最终得到520B沉淀硬化不锈钢钢锭成品。本发明的520B沉淀硬化不锈钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，具有耐腐蚀性、高强度、高硬度和良好的焊接性能，适用于航空航天、医疗器械和机械制造等重大工程结构领域。，下面是520B沉淀硬化不锈钢钢锭及其生产方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.520B沉淀硬化不锈钢钢锭，其特征在于，化学成分按重量百分比(wt％)为：C：0.042～0.060；Mn：≤1.00；Si：≤0.65；S：≤0.005；P：≤0.015；Cr：13.0～14.5；Ni：5.0～6.0；Mo：
1.30～1.80；Cu：1.32～2.00；Nb：0.27～0.45，其余Fe。
2.520B沉淀硬化不锈钢钢锭的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)原材料选择：选用S≤0.030％，P≤0.030％废钢和Cr、Ni、Mo、Cu、Nb 合金；
2)电弧炉冶炼：在熔化期使C≥0.80％，Si≤0.70％，Mn≤1.0％，Cr≤14.0％，Ni≤
6.0％，Mo≤1.80％，Cu≤1.8％，Nb≤0.45％，P≤0.020％；氧化期使脱碳量≥0.40％，C≥
0.70％，P≤0.008％，S≤0.006％；在还原期，钢液中加入还原剂形成白渣，熔池温度保持
1700℃，随后钢液转入中间包，并在中间包内扒渣，残渣量≤1.5kg/t，随后进入VODC 真空精炼炉精炼；
3)VODC真空精炼炉精炼：VOD阶段，真空度80～120mbar，氧流量550M3/h，氩流量5M3/h；
3
VCD阶段，真空度≤5mbar，抽真空时间10～15分钟，氩流量5M/h；VOH阶段，按钢水重量每加
1％的铝可提高250℃计算，升温至1650～1670℃，氧流量500～600M3/h，真空度350～
450mbar，氩流量5M3/h，调整各成分至规定要求；VD阶段，真空度≤1.0mbar，抽真空时间＞
20分钟，氩流量5M3/h；
4)出钢：钢水在1600℃温度下转入钢包，钢包内先加入1.5～2.5kg/t 硅钙脱氧剂，当钢水入钢包时冲流终脱氧；
5)浇注：浇注前钢液镇静7～8分钟，并用氩气保护浇注，防止二次氧化；
6)脱模：先进行一段时间的模冷，冷却后脱模；
7)退火：退火工艺为680℃×10～15h，出炉空冷；
8)锻造：始锻温度为1150℃，终锻温度≥850℃，锻造比≥2.0，延伸比≥2.0，总比≥
4.0；
9)锻件粗加工：对锻件进行粗加工，并使用超声波探伤检测；
10)性能热处理：依次进行固溶处理：1050℃×1h水冷或油冷；中间调整处理：850℃×
1.5h油冷或水冷；时效处理：620℃×4～6h，水冷；
11)性能热处理后依次进行理化测试、尺寸检验，最终得到520B沉淀硬化不锈钢钢锭成品。
3.如权利要求2所述的520B沉淀硬化不锈钢钢锭的生产方法，其特征在于，锻造后进行退火处理，退火工艺为620℃×10～12h出炉空冷。
4.如权利要求2所述的520B沉淀硬化不锈钢钢锭的生产方法，其特征在于，模冷时间按公式T(h)＝35R2(M)×1.2，R为模半径。

说明书全文

520B沉淀硬化不锈钢钢锭及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢材技术领域，具体涉及520B沉淀硬化不锈钢钢锭及其生产方法。

背景技术

[0002] 随着航空工业不断发展，对航空飞行装备的关键件重要件提出更高地设计要求，尤其是高强度、高韧性、耐高疲劳的性能。520B是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，具有耐腐蚀性、高强度、高硬度和良好的焊接性能，广泛应用于航空航天、医疗器械和机械制造等重大工程结构领域。因此,许多新型的沉淀硬化不锈钢得以发展。沉淀硬化不锈钢的种类及化学成分分为：1、马氏体型：马氏体沉淀硬化不锈钢又可分为马氏体沉淀硬化型和马氏体时效硬化型。但各种马氏体型沉淀硬化不锈钢的供货状态均为马氏体，成品只要简单地时效处理即可达到沉淀硬化效果；2、半奥氏体型：半奥氏体沉淀硬化不锈钢,供货状态为奥氏体。这类钢必须在沉淀硬化处理之前,通过特殊的热处理。

发明内容

[0003] 为了满足航空装备发展的需要，本发明采用的技术方案是：520B沉淀硬化不锈钢钢锭，化学成分按重量百分比(wt％)为：

[0004] C：0.042～0.060；Mn：≤1.00；Si：≤0.65；S：≤0.005；P：≤0.015；Cr：13.0～14.5；Ni：5.0～6.0；Mo：1.30～1.80；Cu：1.32～2.00；Nb：0.27～0.45，其余Fe。

[0005] 520B沉淀硬化不锈钢钢锭的生产方法，包括以下步骤：

[0006] 1)原材料选择：选用S≤0.030％，P≤0.030％废钢和Cr、Ni、Mo、Cu、Nb 合金；

[0007] 2)电弧炉冶炼：在熔化期使C≥0.80％，Si≤0.70％，Mn≤1.0％，Cr≤14.0％，Ni≤6.0％，Mo≤1.80％，Cu≤1.8％，Nb≤0.45％，P≤0.020％；氧化期使脱碳量≥0.40％，C≥
0.70％，P≤0.008％，S≤0.006％；在还原期钢液中加入还原剂形成白渣，熔池温度保持
1700℃，随后钢液转入中间包，并在中间包内扒渣，残渣量≤1.5kg/t，随后进入VODC 真空精炼炉精炼；

[0008] 3)VODC真空精炼炉精炼：VOD阶段，真空度80～120mbar，氧流量550M3/h，氩流量5M3/h；VCD阶段，真空度≤5mbar，抽真空时间10～15分钟，氩流量5M3/h；VOH阶段，按钢水重量每加1％的铝可提高250℃计算，升温至1650～1670℃，氧流量500～600M3/h，真空度350～450mbar，氩流量5M3/h，调整各成分至规定要求；VD阶段，真空度≤1.0mbar，抽真空时间＞20分钟，氩流量5M3/h；

[0009] 4)出钢：钢水在1600℃温度下转入钢包，钢包内先加入1.5～2.5kg/t 硅钙脱氧剂，当钢水入钢包时冲流终脱氧；

[0010] 5)浇注：浇注前钢液镇静7～8分钟，并用氩气保护浇注，防止二次氧化；

[0011] 6)脱模：先进行一段时间的模冷，冷却后脱模；

[0012] 7)退火：退火工艺为680℃×10～15h，出炉空冷；

[0013] 8)锻造：始锻温度为1150℃，终锻温度≥850℃，锻造比≥2.0，延伸比≥2.0，总比≥4.0；

[0014] 9)锻件粗加工：对锻件进行粗加工，并使用超声波探伤检测；

[0015] 10)性能热处理：依次进行固溶处理：1050℃×1h水冷或油冷；中间调整处理：850℃×1.5h油冷或水冷；时效处理：620℃×4～6h，水冷；

[0016] 11)性能热处理后依次进行理化测试、尺寸检验，最终得到520B沉淀硬化不锈钢钢锭成品。

[0017] 作为上述方案的优选，所述锻造后进行退火处理，退火工艺为620℃×10～12h出炉空冷。

[0018] 作为上述方案的优选，所述模冷时间按公式T(h)＝35R2(M)×1.2，R为模半径。

[0019] 本发明的有益效果是：本发明的520B沉淀硬化不锈钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，具有耐腐蚀性、高强度、高硬度和良好的焊接性能，适用于航空航天、医疗器械和机械制造等重大工程结构领域。

具体实施方式

[0020] 520B沉淀硬化不锈钢钢锭，化学成分按重量百分比(wt％)为：C：0.042～0.060；Mn：≤1.00；Si：≤0.65；S：≤0.005；P：≤0.015；Cr：13.0～14.5；Ni：5.0～6.0；Mo：1.30～
1.80；Cu：1.32～2.00；Nb：0.27～0.45，其余Fe。

[0021] 520B沉淀硬化不锈钢钢锭的生产方法，包括以下步骤：

[0022] (1)原材料选择：选用S≤0.030％，P≤0.030％废钢和Cr、Ni、Mo、Cu、Nb合金；

[0023] (2)电弧炉冶炼：在熔化期使C≥0.80％，Si≤0.70％，Mn≤1.0％，Cr≤14.0％，Ni≤6.0％，Mo≤1.80％，Cu≤1.8％，Nb≤0.45％，P≤0.020％；氧化期使脱碳量≥0.40％，C≥0.70％，P≤0.008％，S≤0.006％；在还原期钢液中加入还原剂形成白渣，熔池温度保持
1700℃，随后钢液转入中间包，并在中间包内扒渣，残渣量≤1.5kg/t，随后进入VODC真空精炼炉精炼；

[0024] (3)VODC真空精炼炉精炼：VOD阶段，真空度80～120mbar，氧流量550M3/h，氩流量5M3/h；VCD阶段，真空度≤5mbar，抽真空时间10～15分钟，氩流量5M3/h；VOH阶段，按钢水重量每加1％的铝可提高250℃计算，升温至1650～1670℃，氧流量500～600M3/h，真空度350～450mbar，氩流量5M3/h，调整各成分至规定要求；VD阶段，真空度≤1.0mbar，抽真空时间＞20分钟，氩流量5M3/h；

[0025] (4)出钢：钢水在1600℃温度下转入钢包，钢包内先加入1.5～2.5kg/t硅钙脱氧剂，当钢水入钢包时冲流终脱氧；

[0026] (5)浇注：浇注前钢液镇静7～8分钟，并用氩气保护浇注，防止二次氧化；

[0027] (6)脱模：先进行一段时间的模冷，模冷时间按公式T(h)＝35R2(M)×1.2，R为模半径，冷却后脱模；

[0028] (7)退火：退火工艺为680℃×10～15h，出炉空冷。

[0029] (8)锻造：始锻温度为1150℃，终锻温度≥850℃，锻造比≥2.0，延伸比≥2.0，总比≥4.0，锻造后进行退火处理，退火工艺为620℃×10～12h出炉空冷；

[0030] (9)锻件粗加工：对锻件进行粗加工，并使用超声波探伤检测；

[0031] (10)性能热处理：依次进行固溶处理：1050℃×1h水冷或油冷；中间调整处理：850℃×1.5h油冷或水冷；时效处理：620℃×4～6h，水冷；

[0032] (11)性能热处理后依次进行理化测试、尺寸检验，最终得到520B沉淀硬化不锈钢钢锭成品。

[0033] 化学成分测试见下表：

[0034]

[0035] 力学性能测试见下表：

[0036]

[0037] 由上述测试结果可知，本申请的520B沉淀硬化不锈钢钢锭，与原有520B钢比较：S从原来≤0.015优化至≤0.005，减少硫化物夹杂，消除硫化物带状偏析；P从原来≤0.030优化至≤0.015，减少磷偏析，提高冲击韧性；室温冲击功AKV(J)从原来≥55提高到≥70。同时，在冶炼采用EAF(电弧炉)+VODC(真空精炼炉)+氩气保护浇注，最大限度地降低非金属夹杂物，提高钢水的纯净度，提升了钢材的品质。

[0038] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

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