一种燃气阀门用高强度防腐钢及其热处理工艺技术领域
本发明涉及一种防腐钢及其热处理方法，具体的说是一种燃气阀门用高强度防腐
钢及其热处理工艺，属于金属冶炼及处理技术领域。
背景技术
阀门是燃气管道中非常重要的组成部分，也是燃气管道中技术含量较高的产品之
一。目前国内外燃气管道中的阀门从材质上一般分两大类，一类是PE球阀，一类是金属球
阀，两者各有显著的优缺点，其中PE球阀虽然具有不少优点，但由于其材料性质的局限，存
在不少缺点，如产品刚性不足，在地质沉降，或热胀冷缩过程中，容易导致启闭扭矩和密封
性能不太稳定；塑料材质的球芯在管路吹扫不彻底，有沙土等杂物残留堆积的情况下，球芯
易受损，导致密封性能下降；在长时间静置或较长时间关闭受压的状态下，操作扭矩容易明
显上升，易造成操作帽等配件的损伤，影响长期使用性能。金属球阀同样具有独特的优点，
但在PE燃气管道中应用却不尽人意，如防腐性能不理想，若不进行合理处理，使用寿命较
短，不能与PE管道50年的使用寿命相匹配。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种燃气阀门用
高强度防腐钢及其热处理工艺，不仅能够提供阀门的足够强度，而且在长期恶劣环境下使
用具有耐腐蚀、耐磨损以及热胀冷缩系数小的特点。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：提供一种燃
气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.02-0.04%，Cr:10.5-11.7%，Si：
0.15-0.19%，Mn：0.62-0.73%，Ni：0.45-0.52%，Re：0.15-0.17%，Nb：0.27-0.38%，Al:0.31-
0.33%，Y:0.11-0.13%，Ti：0.13-0.15%，Ca：0.75-0.77%，B：0.82-0.88%，Co：0.41-0.45%，Mo
：0.23-0.31%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金属：0.23-0.36%，余量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：13-18%，Lu：8-11%，Dy：3-6%，Gd：0.8-
2.4%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.6-3.8%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7-6.1%；该不锈钢在表面至1/4厚度处
奥氏体平均晶粒直径为4.2-4.5μm，马氏体平均晶粒直径为3.8-4.0μm，1/4厚度至中心处奥
氏体平均晶粒直径为5.2-5.5μm，马氏体平均晶粒直径为7.1-7.5μm。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分
的质量百分比为：C：0.02%，Cr:10.5%，Si：0.15%，Mn：0.62%，Ni：0.45%，Re：0.15%，Nb：0.27%，
Al:0.31%，Y:0.11%，Ti：0.13%，Ca：0.75%，B：0.82%，Co：0.41%，Mo：0.23%，S≤0.03%，P≤
0.02%，稀土金属：0.23%，余量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：13%，Lu：8%，Dy：3%，Gd：0.8%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.6%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.2μm，马氏体平均晶粒直径为3.8μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.2μm，马氏体平均晶粒直径为7.1μm。
前述的燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.03%，Cr:
10.8%，Si：0.17%，Mn：0.68%，Ni：0.49%，Re：0.16%，Nb：0.32%，Al:0.32%，Y:0.12%，Ti：0.14%，
Ca：0.76%，B：0.85%，Co：0.43%，Mo ：0.27%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金属：0.29%，余量为
Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：16%，Lu：10%，Dy：5%，Gd：1.5%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.9%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.3μm，马氏体平均晶粒直径为3.9μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.4μm，马氏体平均晶粒直径为7.3μm。
前述的燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.04%，Cr:
11.7%，Si：0.19%，Mn：0.73%，Ni：0.52%，Re：0.17%，Nb：0.38%，Al:0.33%，Y: 0.13%，Ti：
0.15%，Ca：0.77%，B：0.88%，Co：0.45%，Mo ：0.31%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金属：0.36%，余
量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：18%，Lu：11%，Dy：6%，Gd：2.4%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.8%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为6.1%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.5μm，马氏体平均晶粒直径为4.0μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.5μm，马氏体平均晶粒直径为7.5μm。
一种燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至580-610℃，并保温35-40min，然后用雾化冷却以10-15℃/s的速
度冷却到室温，然后再加热到830-850℃，用油冷以8-10℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至980-990℃，保温1-3小时，然后采用水冷，以20-25
℃/s的速度冷却至室温，然后再以5-8℃/s的速度加热至650-670℃，保温5-8小时，然后空
冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至545-565℃，回火30-40min后，
保温2-3min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以23-25℃/s的冷却速率冷却至380-
390℃后，再空冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至710-720℃，回火1-3小时，然后空冷至室温即可。
前述的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至580℃，并保温35min，然后用雾化冷却以10℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到830℃，用油冷以8℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至980℃，保温1小时，然后采用水冷，以20℃/s的速度
冷却至室温，然后再以5℃/s的速度加热至650℃，保温5小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至545℃，回火30min后，保温
2min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以23℃/s的冷却速率冷却至380℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至710℃，回火1小时，然后空冷至室温即可。
前述的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至595℃，并保温38min，然后用雾化冷却以12℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到840℃，用油冷以9℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至980℃，保温2小时，然后采用水冷，以22℃/s的速度
冷却至室温，然后再以7℃/s的速度加热至660℃，保温7小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至550℃，回火35min后，保温
3min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以24℃/s的冷却速率冷却至385℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至715℃，回火2小时，然后空冷至室温即可。
进一步的，前述的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至610℃，并保温40min，然后用雾化冷却以15℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到850℃，用油冷以10℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至990℃，保温3小时，然后采用水冷，以25℃/s的速度
冷却至室温，然后再以8℃/s的速度加热至670℃，保温8小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至565℃，回火40min后，保温
3min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以25℃/s的冷却速率冷却至390℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至720℃，回火3小时，然后空冷至室温即可。
本发明的有益效果是：本发明中的合金元素Co、Mo、Cr、Ti可提高马氏体回火抗力，
抑制位错亚结构回复；Ni能提高铁素体基体的韧性并能使晶粒细化，可改善钢的塑性和韧
性，降低解理倾Co提高Mo2C形核驱动力，促进细小、弥散的含Mo化合物析出；Ni和Co共同作
用促进Fe3C和Mo2C形成，进一步增强二次硬化效应；Mo抑制高温回火脆性。Ni-Co-Mo-Me的合
理配合，使钢获得良好的强韧性。
耐腐蚀钢在低pH 和高Cl-含量的酸性溶液腐蚀环境下，具有优良的耐点蚀、均匀
腐蚀性能，母材均匀腐蚀速率在0.3 mm/a左右，焊缝熔合线和母材过渡位置腐蚀台阶深度
在10μm以下。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供的一种前述的燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：
C：0.02%，Cr:10.5%，Si：0.15%，Mn：0.62%，Ni：0.45%，Re：0.15%，Nb：0.27%，Al:0.31%，Y:
0.11%，Ti：0.13%，Ca：0.75%，B：0.82%，Co：0.41%，Mo：0.23%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金属：
0.23%，余量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：13%，Lu：8%，Dy：3%，Gd：0.8%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.6%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.7%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.2μm，马氏体平均晶粒直径为3.8μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.2μm，马氏体平均晶粒直径为7.1μm。
本实施例的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至580℃，并保温35min，然后用雾化冷却以10℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到830℃，用油冷以8℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至980℃，保温1小时，然后采用水冷，以20℃/s的速度
冷却至室温，然后再以5℃/s的速度加热至650℃，保温5小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至545℃，回火30min后，保温
2min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以23℃/s的冷却速率冷却至380℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至710℃，回火1小时，然后空冷至室温即可。
实施例2
本实施例提供的一种燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：C：
0.03%，Cr:10.8%，Si：0.17%，Mn：0.68%，Ni：0.49%，Re：0.16%，Nb：0.32%，Al:0.32%，Y:0.12%，
Ti：0.14%，Ca：0.76%，B：0.85%，Co：0.43%，Mo ：0.27%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金属：
0.29%，余量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：16%，Lu：10%，Dy：5%，Gd：1.5%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.9%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.3μm，马氏体平均晶粒直径为3.9μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.4μm，马氏体平均晶粒直径为7.3μm。
本实施例的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至595℃，并保温38min，然后用雾化冷却以12℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到840℃，用油冷以9℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至980℃，保温2小时，然后采用水冷，以22℃/s的速度
冷却至室温，然后再以7℃/s的速度加热至660℃，保温7小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至550℃，回火35min后，保温
3min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以24℃/s的冷却速率冷却至385℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至715℃，回火2小时，然后空冷至室温即可。
实施例3
本实施例提供的一种燃气阀门用高强度防腐钢，其化学成分的质量百分比为：C：
0.04%，Cr:11.7%，Si：0.19%，Mn：0.73%，Ni：0.52%，Re：0.17%，Nb：0.38%，Al:0.33%，Y:
0.13%，Ti：0.15%，Ca：0.77%，B：0.88%，Co：0.45%，Mo ：0.31%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金
属：0.36%，余量为Fe；
所述稀土金属的化学成分质量百分比为：Pm：18%，Lu：11%，Dy：6%，Gd：2.4%，余量为La；
该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数
为3.8%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为6.1%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平
均晶粒直径为4.5μm，马氏体平均晶粒直径为4.0μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径
为5.5μm，马氏体平均晶粒直径为7.5μm。
本实施例的燃气阀门用高强度防腐钢的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将钢材加热至610℃，并保温40min，然后用雾化冷却以15℃/s的速度冷却到室
温，然后再加热到850℃，用油冷以10℃/s的冷却速度冷却至室温；
步骤2：将钢材放入加热炉中加热至990℃，保温3小时，然后采用水冷，以25℃/s的速度
冷却至室温，然后再以8℃/s的速度加热至670℃，保温8小时，然后空冷至室温；
步骤3：对钢材进行两次回火，第一次回火：将拔叉加热至565℃，回火40min后，保温
3min，使钢材温度均匀化，之后采用水冷的方式以25℃/s的冷却速率冷却至390℃后，再空
冷至室温；
第二次回火：将钢材加热至720℃，回火3小时，然后空冷至室温即可。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是
按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围
之内。