奥氏体不锈钢的制造方法和奥氏体不锈钢与流程

本申请主要涉及金属冶炼领域，尤其涉及一种奥氏体不锈钢的制造方法、奥氏体不锈钢和奥氏体不锈钢在核反应堆结构材料中的应用。

背景技术：

1、奥氏体不锈钢是一种被广泛应用的合金材料，其具有优异的耐氧化和耐腐蚀性能，在众多领域（例如汽车、轮船、能源、化工）中扮演着重要角色。在一些高温场景下，耐高温（例如700℃）奥氏体不锈钢对需要在极端高温条件下运行的设备来说至关重要。

2、晶粒度是决定奥氏体不锈钢机械性能和耐腐蚀性的关键因素之一。细小且均匀的晶粒可以提高材料的强度和韧性，同时增强其在高温下的抗蠕变能力。然而，在高温环境下，晶粒容易生长，这导致晶粒尺寸不均，从而影响材料的整体性能。因此，控制和优化奥氏体不锈钢的晶粒度，使其晶粒在长时间暴露于高温环境中仍保持均匀细化是提高材料性能的一个挑战。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是提供一种奥氏体不锈钢的制造方法、奥氏体不锈钢和奥氏体不锈钢在核反应堆结构材料中的应用，本申请的奥氏体不锈钢的制造方法所制造的奥氏体不锈钢具有均匀细化的晶粒，且奥氏体不锈钢中的晶粒在长时间暴露于高温环境中仍保持均匀细化。

2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种奥氏体不锈钢的制造方法，包括：电渣重熔冶炼，以得到电渣锭；对所述电渣锭进行锻造处理，以得到板材预制坯，在所述锻造处理过程中，所述电渣锭的主变形方向锻造比为4~6，非主变形方向锻造比为2~4；清理所述板材预制坯；对清理后的板材预制坯进行轧制处理，以得到板坯；以及对所述板坯进行热处理，所述热处理包括固溶热处理和时效热处理。

3、在本申请的一实施方式中，所述电渣重熔冶炼包括以下步骤：在电渣炉通电前通入干燥空气；将部分渣料放入所述电渣炉内，使用石墨电极通电引弧；将剩余渣料放入所述电渣炉内，融化所述渣料；重熔：重熔温度为1725~1825℃，重熔速度为0.6~1.0kg/min，重熔结束前进行3~5次热补缩，获得所述电渣锭，重熔结束后，脱锭。

4、在本申请的一实施方式中，在所述重熔过程中，使用si-ca-mn合金和铝丝进行除氧。

5、在本申请的一实施方式中，所述锻造处理包括：将所述电渣锭加热至1125~1280℃，并保温90~240min，开锻温度为1150~1280℃，终锻温度为950~1080℃，锻造时每道次压下率不超过12 %，锻造至所述板材预制坯后，对所述板材预制坯进行水冷处理。

6、在本申请的一实施方式中，清理所述板材预制坯的步骤包括：对所述板材预制坯进行机械打磨和酸洗处理，以去除所述板材预制坯的表面氧化层和缺陷。

7、在本申请的一实施方式中，所述轧制处理包括：轧制温度为1125~1300℃，轧制过程中单道次压下量等于或大于15%的次数不小于6，总轧制道次数等于或小于16，轧后进行空冷处理或水冷处理。

8、在本申请的一实施方式中，所述固溶热处理包括：在温度1050~1180℃下保温60~180min，保温结束后进行水冷处理，所述时效热处理包括一次时效，所述一次时效包括：在温度480~680℃下保温180~480min。

9、在本申请的一实施方式中，所述时效热处理还包括在一次时效结束后进行二次时效，所述二次时效包括：在温度360~470℃下保温120~360min，保温结束取出空冷。

10、本申请还提出一种奥氏体不锈钢，所述奥氏体不锈钢的化学成分按重量百分比为：cr：16.5~20.0，ni：10.5~15.0，mo：2.5~3.8，cu：0.15~0.5，b：0.2~1.2，si：0.2~0.4，mn：0.6~1.6，c：0.06~0.12，y：0.1~0.5，ce：0.01~0.08，mg：0.03~0.1，o≤20ppm，n≤100ppm，余量为fe，其中，所述奥氏体不锈钢由如前文所述的制造方法制造而成。

11、本申请还提出一种如前文所述的奥氏体不锈钢在核反应堆结构材料中的应用。

12、与现有技术相比，本申请具有以下优点：

13、（1）本申请对电渣锭进行锻造处理时，同时控制主变形方向锻造比和非主变形方向锻造比，如此可以减小平均晶粒度和晶粒度的极差，还有助于改善奥氏体不锈钢各方向的组织和性能。

14、（2）本申请的奥氏体不锈钢可以在保证奥氏体不锈钢的其它性能满足要求的前提下使奥氏体不锈钢的晶粒均匀和细化，以及提高晶粒在高温下的稳定性。

技术特征：

1.一种奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分按重量百分比为：cr：16.5~20.0，ni：10.5~15.0，mo：2.5~3.8，cu：0.15~0.5，b：0.2~1.2，si：0.2~0.4，mn：0.6~1.6，c：0.06~0.12，y：0.1~0.5，ce：0.01~0.08，mg：0.03~0.1，o≤20ppm，n≤100ppm，余量为fe，所述制造方法包括：

2.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述电渣重熔冶炼包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，在所述重熔过程中，使用si-ca-mn合金和铝丝进行除氧。

4.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述锻造处理包括：将所述电渣锭加热至1125~1280℃，并保温90~240min，开锻温度为1150~1280℃，终锻温度为950~1080℃，锻造时每道次压下率不超过12 %，锻造至所述板材预制坯后，对所述板材预制坯进行水冷处理。

5.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，清理所述板材预制坯的步骤包括：对所述板材预制坯进行机械打磨和酸洗处理，以去除所述板材预制坯的表面氧化层和缺陷。

6.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述轧制处理包括：轧制温度为1125~1300℃，轧制过程中单道次压下量等于或大于15%的次数不小于6，总轧制道次数等于或小于16，轧后进行空冷处理或水冷处理。

7.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述固溶热处理包括：在温度1050~1180℃下保温60~180min，保温结束后进行水冷处理，所述时效热处理包括一次时效，所述一次时效包括：在温度480~680℃下保温180~480min。

8.如权利要求7所述的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述时效热处理还包括在一次时效结束后进行二次时效，所述二次时效包括：在温度360~470℃下保温120~360min，保温结束取出空冷。

9.一种奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分按重量百分比为：cr：16.5~20.0，ni：10.5~15.0，mo：2.5~3.8，cu：0.15~0.5，b：0.2~1.2，si：0.2~0.4，mn：0.6~1.6，c：0.06~0.12，y：0.1~0.5，ce：0.01~0.08，mg：0.03~0.1，o≤20ppm，n≤100ppm，余量为fe，其中，所述奥氏体不锈钢由如权利要求1至8中任一项所述的制造方法制造而成。

10.一种如权利要求9所述的奥氏体不锈钢在核反应堆结构材料中的应用。

技术总结本申请提供了一种奥氏体不锈钢的制造方法、奥氏体不锈钢和奥氏体不锈钢在核反应堆结构材料中的应用，该奥氏体不锈钢的制造方法包括：电渣重熔冶炼，以得到电渣锭；对电渣锭进行锻造处理，以得到板材预制坯，在锻造处理过程中，电渣锭的主变形方向锻造比为4~6，非主变形方向锻造比为2~4；清理板材预制坯；对清理后的板材预制坯进行轧制处理，以得到板坯；以及对板坯进行热处理，热处理包括固溶热处理和时效热处理。本申请的奥氏体不锈钢的制造方法所制造的奥氏体不锈钢具有均匀细化的晶粒，且奥氏体不锈钢中的晶粒在长时间暴露于高温环境中仍保持均匀细化。技术研发人员：王煦嘉,夏栓,王弘昶,傅弘伦,李玲,王晓芳,张智峰,艾海昆受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2