專利名稱：換熱器冷卻扁管的不銹鋼材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼材料，具體的說本發(fā)明涉及一種適合用于換熱器冷卻扁管的不銹鋼材料，其具有優(yōu)異的耐腐蝕性，并且其可加工性能良好。
背景技術(shù)：
熱交換器、換熱器、熱管等用不銹鋼材料含有較高的鉻含量，該鋼在高溫下被氧化，在它們表面形成一層薄的氧化膜，它非常致密而且穩(wěn)定，從而防止了氧的深透擴(kuò)散和鋼表面的繼續(xù)氧化。熱交換器、換熱器、熱管等用不銹鋼無縫鋼管含有較高含量的鉻和鎳，鉻和鎳原子尺寸與鐵原子尺寸有差異，高含量的鉻和鎳使晶格發(fā)生畸變，組織得到強(qiáng)化，并有較高的再結(jié)晶溫度，使鋼有較高的高溫強(qiáng)度。另一方面，在諸多換熱器產(chǎn)品和設(shè)備中，都使用海水形式的含氯化物液體作為冷卻介質(zhì)用于冷卻目的。由于因氯化物產(chǎn)生的極高腐蝕環(huán)境，在這些換熱器中使用氯化物液體對(duì)使用的材料提出了高的要求。晶間腐蝕構(gòu)成了利用海水作為冷卻液的板式換熱器中的主要問題，因?yàn)榭赡軣o法避免這樣的情況換熱器相鄰板之間連接界面的所處位置使得海水會(huì)到達(dá)相鄰板之間由此形成的裂隙或接縫處，并且它們還位于冷卻液具有相對(duì)高溫的位置處，這也是危險(xiǎn)的。板式換熱器中的晶間腐蝕問題可以通過將所述板彼此焊接并通過密封使它們彼此連接來緩解， 但通過這些措施并不能使所述問題消失。毀壞材料的晶間腐蝕是溫度依賴的，并且當(dāng)用于給定冷卻液(在這種情況下是海水)的材料具有低于臨界裂隙溫度的溫度時(shí)，基本上不會(huì)發(fā)生什么，但是當(dāng)該材料的溫度上升至超過該溫度時(shí)，該材料在所述裂隙處的腐蝕將會(huì)非常強(qiáng)烈并會(huì)在短時(shí)間內(nèi)毀壞連接，這使得超過所述臨界裂隙溫度的溫度是不可接受的。使用含氯化物的冷卻液(如海水) 作為冷卻介質(zhì)的板式換熱器中，這種晶間腐蝕溫度應(yīng)該為至少50°C、優(yōu)選至少60°C，用于提供換熱器可接受的冷卻能力。板式換熱器中使用的海水可被氯化從而殺死微生物。如果這些微生物沒有通過例如氯化被殺死，那么它們的存在將引起環(huán)境腐蝕性的增大。在低溫即約40°C以下，氯化本身對(duì)于例如不銹鋼不會(huì)導(dǎo)致任何增加的腐蝕性。而在超過40°C的溫度下，由氯化引起的氧化還原電位增加嚴(yán)重地增大了水對(duì)于銹斑和晶間腐蝕的腐蝕性，因此限制了用于換熱器可用構(gòu)造材料的選擇。在引言中限定類型的、用于在較高溫度下使用的板式換熱器(即利用含氯化物的冷卻液(諸如海水)作為冷卻介質(zhì))，由于該原因迄今為止幾乎專門設(shè)置由鈦制成的板，該板在海水中具有超過80°C的臨界裂隙溫度。然而，鈦是非常昂貴的材料并且它還不容易獲得。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中使用的不銹鋼換熱器材料存在的上述目的，本發(fā)明的目的是提供一種換熱器冷卻扁管的不銹鋼材料，其相對(duì)于鈦合金材料成本低廉，具有足夠高的耐蝕性能和耐高溫性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
一種換熱器冷卻扁管的馬氏體不銹鋼材料，其具有以下組成C :0. 15-0.32 wt%、Si: 0. 3-1. 50 wt%、Mn :2. 2 _2· 8 wt%、Cr :4. 5-10. 8 wt%、Ni :8. 5 -13. 5 wt%、Mo :0. 5-1. 5 wt%、 N :0. 10-0. 35 wt%、Cu :0. 05-0. 35 wt%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。下面說明本發(fā)明的不銹鋼材料的合金成分的意義以及限定理由。C
碳提高鋼的淬硬性及強(qiáng)度，C含量過低會(huì)導(dǎo)致鋼的硬度達(dá)不到使用要求；C含量過高， 易于形成碳化鉻沉淀，從而會(huì)顯著降低鋼的耐腐蝕性能。C含量的范圍規(guī)定為0. 15 0. 32 wt%。Si
在鋼制造中用作脫氧劑，并且它增加了制造和焊接期間的流動(dòng)性。然而Si含量過高會(huì)導(dǎo)致不期望的金屬間相的沉淀，因此其含量限于0. 3-1. 50 wt%,更優(yōu)選的其含量范圍為 0. 5-1. 2 wt% ；更優(yōu)選的，其含量范圍為0. 5-0. 9 wt%。Mn:
可以在一定程度上提高鋼的淬透性，增加鋼的強(qiáng)度，并且可以增加N在材料中的溶解度。Cr
用于提高材料耐腐蝕性的活性元素。高含量的鉻暗示在該材料中得到很好的N溶解性。因而，為了改進(jìn)耐腐蝕性，期望保持盡可能高的Cr含量。在本發(fā)明的材料中為了得到良好的耐腐蝕性，鉻的含量應(yīng)該為至少4. 5 wt%0然而，高含量的Cr增加了金屬間沉淀和形成CrN的風(fēng)險(xiǎn)，并且導(dǎo)致鐵素體相的形成，因而鉻的含量應(yīng)該不超過10. 8 wt%,優(yōu)選不超過 9. 6 wt%。用于與Cr相配合進(jìn)一步提高材料的耐蝕性，特別是材料的耐點(diǎn)蝕能力。M的含量范圍為8. 5-13.5襯％，超過13.5 wt%,材料的耐蝕性提高有限，而且從成本上考慮也難以承受。而其范圍低于8. 5 wt%時(shí)，材料的耐蝕性不足，特別是耐氯離子的點(diǎn)蝕能力不足。優(yōu)選的其含量范圍為10. 0-12. 5 wt%0Mo
鉬是改進(jìn)氯化物環(huán)境中耐縫隙腐蝕的活性元素。在本發(fā)明中，Mo含量應(yīng)該處于0. 5-1. 5 wt%的范圍內(nèi)，加入Mo，與材料中的Cr產(chǎn)生協(xié)同作用，有利于提高材料的腐蝕。優(yōu)選的其含量范圍為0. 9-1. 5 wt%0N
氬的加入能夠增加材料的耐腐蝕性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度，特別是在提高耐點(diǎn)蝕方面非常有效；而且具有抑制鐵素體產(chǎn)生的作用。當(dāng)N在不銹鋼中的含量低于0. 10襯％時(shí)作用不能充分發(fā)揮，但是如果N的加入量超過0. 35 wt%時(shí)，形成氮化鉻沉淀的風(fēng)險(xiǎn)增大，因而在本申請(qǐng)將N的范圍限定為0. 10-0. 35 wt%0特別優(yōu)選的，在本發(fā)明中，N的含量為0. 20-0. 35 wt%。Cu
可被添加用于提高材料在酸性環(huán)境中的總體耐腐蝕性，同時(shí)少量的Cu不會(huì)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，高含量的Cu暗示固溶度將會(huì)過度。因此Cu含量應(yīng)該限于0.35 wt%，更優(yōu)選的其含量不高于0. 30 wt%0另一方面，本發(fā)明還公開了一種上述馬氏體不銹鋼材料的制造方法，其包括以下步驟按上述成分用感應(yīng)爐熔煉或電弧爐熔煉，通過氬氧精煉法(AOD)或真空吹氧脫碳法(VOD)精煉工藝，經(jīng)連鑄成鑄坯；再經(jīng)熱軋，然后熱處理，其中，退火加熱溫度為 650-850°C，保溫后緩冷至250°C以下；正火加熱溫度為850 110°C，保溫后在空氣中冷卻至室溫。所述的不銹鋼材料經(jīng)過冷加工和/或熱加工和/或鑄造，例如鍛造、熱壓、冷彎加工等現(xiàn)有技術(shù)，將其加工成銅合金冷卻扁管。本發(fā)明所述的不銹鋼材料，觀察其金相組織，晶粒細(xì)小且均勻?qū)μ岣卟牧系哪臀g性有好處；并且其組織中沒有發(fā)現(xiàn)大量存在電化學(xué)腐蝕的異質(zhì)相，大大減輕了晶間腐蝕發(fā)生的傾向，發(fā)生點(diǎn)蝕的幾率也很小，其抗拉強(qiáng)度大于450 MPa ；另外，本發(fā)明的不銹鋼材料耐熱性能良好，而且其加工性能良好。
具體實(shí)施例方式下面本發(fā)明將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說明。按表1所示出的質(zhì)量百分比，采用上述方法制備本發(fā)明所述的不銹鋼材料。表1母材的化學(xué)成分(余量為狗)
權(quán)利要求
1.一種換熱器冷卻扁管的馬氏體不銹鋼材料，其具有以下組成C :0. 15-0.32 wt%、 Si :0. 3-1. 50 wt%、Mn :2. 2 _2· 8 wt%、Cr :4. 5-10. 8 wt%、Ni :8. 5 -13. 5 wt%、Mo :0. 5-1. 5 wt%、N :0. 10-0. 35 wt%、Cu :0. 05-0. 35 wt%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的C的含量為0.15-0. 32wt%。
3.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的Si的含量是0.5-0.9 wt%0
4.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的Cr的含量為4.5-9. 6wt%。
5.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的M的含量是10.0-12. 5wt%。
6.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的Mo的含量是0.9-1.5 wt%0
7.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的N的含量是0.20-0. 35wt%。
8.權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼材料，其特征在于所述的Cu的含量是 0. 05-0. 30wt%。
9.一種換熱器冷卻扁管，其特征在于由權(quán)利要求1-8所述任一項(xiàng)的換熱器冷卻扁管的馬氏體不銹鋼材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換熱器冷卻扁管的馬氏體不銹鋼材料，其具有以下組成C0.15-0.32wt%、Si0.3-1.50wt%、Mn2.2-2.8wt%、Cr4.5-10.8wt%、Ni8.5-13.5wt%、Mo0.5-1.5wt%、N0.10-0.35wt%、Cu0.05-0.35wt%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。本發(fā)明的不銹鋼材料耐熱性能良好，而且其加工性能良好。
文檔編號(hào)F28F21/08GK102345999SQ201110174749
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者方得志 申請(qǐng)人:蘇州方暨圓節(jié)能科技有限公司