專利名稱：一種無磁性、高強(qiáng)度不銹鋼材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無磁性、高強(qiáng)度不銹鋼材料及其制造方法。
技術(shù)背景衛(wèi)星等飛行器的磁記錄系統(tǒng)采用了直流無刷無槽雙力矩電機(jī)和無刷無 槽直流電機(jī)。這種電機(jī)的電機(jī)軸和外套均需要一種高強(qiáng)度無發(fā)紋的無磁不銹鋼材料。傳統(tǒng)的無磁不銹鋼如0Crl6Ni14、 0Crl8Ni9等廣泛應(yīng)用于電真空器 件中。其中0Crl6Ni14主要用于電子束管中的無磁金屬構(gòu)件。該材料導(dǎo)磁 率低，u005Gs/0e，剩磁Br,。。 《10. 15Gs，并具有優(yōu)良的防銹性能，但強(qiáng) 度低(鍛材抗拉強(qiáng)度僅600 700MPa); 0Crl8Ni9是一種典型的不銹鋼材料， 它的防銹性能以及發(fā)紋方面都能滿足衛(wèi)星磁記錄器用電機(jī)的要求，但強(qiáng)度同 樣不高(抗拉強(qiáng)度約520 MPa左右)；而強(qiáng)度較高的35Mn等碳鋼材料通常又 有較高磁性，無法滿足電機(jī)正常工作的要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是通過合金成分設(shè)計(jì)和必要的冶金手段制備出一種無 磁性、高強(qiáng)度的不銹鋼新型材料，以滿足衛(wèi)星等某些特定條件下對材料的特 殊使用要求。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用了如下的技術(shù)方案-成分(wt0/。)為C《0.080/0， Si《0.8%， Mn《0.8%， Ni 25.0 27.0%， Cr 16.0 18%， Ti 2.5 3.5%， Al 0.20 0.350/o， V0.30 0.5O%，余Fe的合 金，采用真空感應(yīng)爐+電渣重熔冶煉方式制成合金。
電渣錠經(jīng)1100 120(TC加熱，按所要求的規(guī)格，熱鍛成成品棒材。對于絲材，將電渣錠加熱至1100 120(TC，熱鍛成方坯，再經(jīng)1100 115(TC熱軋成盤條；將盤條進(jìn)行1050。C的固溶處理，并進(jìn)行水淬，水淬后盤 條進(jìn)行表面處理，再將其冷拔至所需尺寸，在1000 110(TC下進(jìn)行中間固 溶處理，最后以30 75%的變形量進(jìn)行冷拔至絲材。對于帶材，電渣錠加熱至1120 1200°C，熱加工成冷帶坯；經(jīng)105(TC 固溶處理并水淬后，冷軋至所需厚度，切邊后經(jīng)105(TC連續(xù)退火爐熱處理， 然后經(jīng)50 75%的壓下率冷軋至所需規(guī)格。為了獲得均勻組織和高強(qiáng)度，成品棒材、絲材或帶材需進(jìn)行固溶處理和 時(shí)效熱處理，該材料熱處理制度85(TC 95(TC的固溶處理，水淬，再進(jìn) 行750 80(TC， 1.5 2.5小時(shí)時(shí)效熱處理。經(jīng)上述技術(shù)方案制成的材料既有不銹鋼的耐蝕性，又同時(shí)獲得了高強(qiáng)度 和無磁性能，其中材料的強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Ob》1150MPa、屈服強(qiáng)度o。.2》 900MPa、維氏硬度Hv》330;磁性能導(dǎo)磁率U ,。?！?. 006Gs/0e， Br《0. 02T; 耐腐蝕性能3.5yoNaCl溶液環(huán)境下合金腐蝕速度《0.02mm/年，在5%H2S04 溶液環(huán)境下合金腐蝕速度《0. 04mm/年。本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于為滿足鋼種既要達(dá)到高的強(qiáng)度值又要實(shí)現(xiàn)無磁、不 銹無發(fā)紋特性，通過合理的鋼種化學(xué)成分，充分發(fā)揮各合金元素的作用，采 用真空感應(yīng)爐+電渣重熔工藝，生產(chǎn)出一種無磁的高強(qiáng)度、無發(fā)紋的不銹鋼 新型材料。該材料加工制作的電機(jī)軸和外套可以滿足衛(wèi)星磁記錄系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)的 技術(shù)要求。同時(shí)該材料亦可應(yīng)用于航空飛機(jī)上制作三自由度陀螺殼體、內(nèi)外 框架等，特別是它的無磁、高強(qiáng)和耐腐蝕特性，可廣泛應(yīng)用于航空、航天和 航海等領(lǐng)域。下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1:成分(wt%)為C 0.040/。， Si 0.44%， Mn0.27%， Ni 26.95%， Cr 16.08%， Ti 2.32%， Al 0.23%， V0.48%，余Fe的合金。在真空感應(yīng)爐中冶煉，澆鑄 4>80mm棒，焊接成長度為2400mm電極，再進(jìn)行電渣重熔，電渣錠經(jīng)1180 。C加熱，熱鍛成60X60mm方坯，表面修磨后，經(jīng)115(TC熱鍛成(J>50mm 成品棒材。材料熱處理制度85(TCXlh固溶處理，并進(jìn)行水淬，再進(jìn)行 750°C， 2.5小時(shí)時(shí)效熱處理。即可得到抗拉強(qiáng)度Obll80MPa、屈服強(qiáng)度o 02925MPa、維氏硬度Hv380，磁性能導(dǎo)磁率u咖l. 0058Gs/0e、 BrO. 02T;耐 腐蝕性能3.59&NaCl溶液環(huán)境下合金腐蝕速度為0.0119mm/年，在5%H2S04 溶液環(huán)境下合金腐蝕速度為().0374mm/年的無發(fā)紋的不銹鋼合金棒材。實(shí)施例2:成分(wt%)為C 0.070/0， Si0.49%， Mn0.47%， Ni 26.05%， Cr 16.88%， Ti 2.78%， Al 0.29%， V0.37%，余Fe的合金，在真空感應(yīng)爐中冶煉，澆鑄 4>80mm棒，焊接成2400mm電極，再進(jìn)行電渣重熔；然后經(jīng)1100 1200 。C加熱，熱鍛成90X90mm方坯，修磨后經(jīng)1100 1150。C加熱，熱軋成40 X40mm方坯，再經(jīng)1100 115(TC熱軋成4> 14mm盤條；將盤條進(jìn)行1050 'C的固溶處理，并進(jìn)行水淬，水淬后盤條進(jìn)行酸洗處理，再將其冷拔至4) 9mm，在1050°C X lh下進(jìn)行熱處理，酸洗后再冷拔至d> 7mm，保護(hù)氣氛下 1050。CXlh熱處理，冷拔至d)5mm，保護(hù)氣氛下1050°C X lh熱處理，冷拔 至4)3.5mm成品絲材。絲材熱處理制度900°C X lh固溶處理，780°CX2.5 小時(shí)時(shí)效熱處理。即可得到抗拉強(qiáng)度Obl200MPa、屈服強(qiáng)度Oa2ll00MPa、維 氏硬度Hv360;磁性能導(dǎo)磁率u,。。1.0049Gs/Oe、 BrO. 02T;耐腐蝕性能 3.5%NaCl溶液環(huán)境下合金腐蝕速度為0.0110mm/年，在5%H2S04溶液環(huán)境 下合金腐蝕速度為0. 0385mm/年的無發(fā)紋的不銹鋼合金絲材。
實(shí)施例3:成分(wt%)為C 0.04%， Si 0.42%， Mn 0.447%, Ni 26.28%， Cr 17.25%， Ti 2.98%, Al 0.26%， V0.35%，余Fe的合金，在真空感應(yīng)爐中冶煉，澆鑄 4)80mm棒，焊接成2400mm電極，再進(jìn)行電渣重熔，電渣錠，加熱至1120 1200°C,熱鍛成40X150 200mm扁坯，修磨后經(jīng)1100 115(TC加熱，熱軋 成4.5X150 200mmmm冷帶坯；經(jīng)冷軋疏松后單片打巻，105(TC固溶處理 并水淬后平直處理，再進(jìn)行酸洗、修磨后焊接成巻，冷軋成1.5mm厚，切 邊后經(jīng)1050°CX4m/min連續(xù)退火爐熱處理，冷軋至0.7mm厚，再經(jīng)1050 °C X 5m/min連續(xù)退火爐熱處理，廿十輥冷軋0.30mm成品。材料熱處理制度 95(TCXlh固溶處理，并進(jìn)行水淬，再進(jìn)行90(TC， 1.5小時(shí)時(shí)效熱處理。即 可得到抗拉強(qiáng)度o bl270MPa、屈服強(qiáng)度o。.2l070MPa、維氏硬度Hv370，磁性 能導(dǎo)磁率U鵬1.0046Gs/0e、 Br0.01T;;耐腐蝕性能3.5%NaCl溶液環(huán)境 下合金腐蝕速度為0.0109mm/年，在5%H2S04溶液環(huán)境下合金腐蝕速度為 0. 0375mm/年的無發(fā)紋的不銹鋼合金棒材的無發(fā)紋的不銹鋼合金帶材。
權(quán)利要求
1.一種無磁性、高強(qiáng)度不銹鋼材料，其特征在于化學(xué)成分(wt％)為C≤0.08％，Si≤0.8％，≤Mn0.8％，Ni 25.0～27.0％，Cr 16.0～18％，Ti 2.5～3.5％，Al 0.20～0.35％，V0.30～0.50％，余Fe。
2.—種制造權(quán)利要求1材料棒材的方法，其特征在于采用真空感應(yīng)爐中加電渣重熔的冶煉方式，電渣錠經(jīng)1100 1200'C加熱，按所要求的規(guī)格， 經(jīng)熱鍛成成品棒材，成品棒材熱處理制度為85(TC 950'C的固溶處理，并 進(jìn)行水淬，再進(jìn)行750 80(TC， 1.5 2.5小時(shí)時(shí)效熱處理。
3. —種制造權(quán)利要求1材料絲材的方法，其特征在于采用真空感應(yīng) 爐中加電渣重熔的冶煉方式，電渣錠經(jīng)1100 120(TC加熱，鍛造開坯，再經(jīng) 1100 115(TC熱軋成盤條，將盤條進(jìn)行105(TC的固溶處理，并進(jìn)行水淬，水 淬后盤條進(jìn)行表面處理，再將其冷拔至所需尺寸，在1000 110(TC下進(jìn)行 中間固溶處理，最后以30 75%的變形量進(jìn)行冷拔至成品絲材，成品絲材熱 處理制度為850。C 950。C的固溶處理，并進(jìn)行水淬，再進(jìn)行750 80(TC， 1.5 2.5小時(shí)時(shí)效熱處理。
4. 一種制造權(quán)利要求1材料帶材的方法，其特征在于采用真空感應(yīng) 爐中加電渣重熔的冶煉方式，電渣錠加熱至1100 120(TC，熱加工成冷帶坯， 經(jīng)105(TC固溶處理并水淬，冷軋至所需厚度，切邊后經(jīng)1050。C連續(xù)退火爐 熱處理，然后經(jīng)50 75%的壓下率冷軋至所需規(guī)格，成品帶材熱處理制度為 85(TC 95(TC的固溶處理，并進(jìn)行水淬，再進(jìn)行750 800°C ， 1.5 2.5小時(shí) 時(shí)效熱處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無磁性、高強(qiáng)度不銹鋼材料及其生產(chǎn)方法。其成分(wt％)為C≤0.08％，Si≤0.8％，Mn≤0.8％，Ni25.0～27.0％，Cr16.0～18.0％，Ti2.5～3.5％，Al0.20～0.35％，V0.30～0.50％，余Fe，可加工成棒、絲、帶材，經(jīng)熱處理，具有耐蝕、高強(qiáng)度和無磁等特性。其中材料強(qiáng)度σ_b≥1150MPa、σ_0.2≥900MPa、硬度H_v≥330；導(dǎo)磁率μ₁₀₀≤1.006Gs/Oe，Br≤0.02T；3.5％NaCl溶液中腐蝕速度≤0.02mm/年，5％H2SO4溶液中腐蝕速度≤0.04mm/年。用于諸多領(lǐng)域制作結(jié)構(gòu)件及陀螺殼體、內(nèi)外框架等。
文檔編號B21B37/74GK101117692SQ200610145598
公開日2008年2月6日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者傅祖明, 劉海穩(wěn), 飚 葉, 榮 張, 燦 桑 申請人:北京北冶功能材料有限公司