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1、10申请公布号CN102041457A43申请公布日20110504CN102041457ACN102041457A21申请号200910197419X22申请日20091020C22C38/58200601C22C38/54200601C21C5/52200601C21C7/068200601C21D8/00200601B21B37/7420060171申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市牡丹江路1813号南楼72发明人淮凯文雷锐戈邵世杰翟瑞银74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人楼仙英章承继54发明名称一种奥氏体不锈钢57摘要本发明涉及一种奥氏体不锈钢，其具有高的。
2、低温强度、低温韧性、低温无磁性和良好的抗中子辐照性能，可用于核聚变反应堆磁体支撑结构，其成分质量百分比为CR1600220、NI8001200、MO100300、N006025、C00100040、MN100400、SI100、NB001010、TA001010、CO0030010、P003、S0005、B0000500018、余量为FE和不可避免的杂质，并且VALCRNI值小于205，所述VALCRNI3CRMO45SI28NI14MN84CN。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页CN102041460A1/1页21一种奥氏体不锈钢，其成分质。
3、量百分比为CR1600220，NI8001200，MO100300，N006025，C00100040，MN100400，SI100，NB001010，TA001010，CO0030010，P003，S0005，B0000500018，余量为FE和不可避免的杂质，并且VALCRNI值小于205，所述VALCRNI3CRMO45SI28NI14MN84CN。2如权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其中MO含量为23。3如权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢，其中MN含量为153。4如权利要求13中任何一项所述的奥氏体不锈钢，其中N含量为015025。5制备如权利要求14中任何一项所述的奥氏体不锈钢的方法，。
4、包括电炉和氩氧脱碳炉方式冶炼；采用底吹氮气增氮进行氮合金化；在9501250温度范围内轧制；在10301200范围内进行固溶热处理；然后酸洗。6如权利要求5所述的方法，其中轧制温度在10001200。7如权利要求5或6所述的方法，其中固溶热处理温度在10501150。权利要求书CN102041457ACN102041460A1/5页3一种奥氏体不锈钢技术领域0001本发明奥氏体不锈钢，具体地说，涉及到一种可用于核聚变反应堆磁体支撑结构的奥氏体不锈钢，其具有高的低温强度、低温韧性、低温无磁性和良好的抗中子辐照性能。背景技术0002目前采用的核反应堆主要通过核裂变反应来获得能量，在获得能源的同时，。
5、也存在核泄漏等潜在危险，此外用于裂变反应的铀资源储存量也非常有限，一定程度上会制约该类核电反应堆的大批量建设。随着技术的进步，通过海水中提炼氘和氚来进行裂变反应获得能源逐步进入研究领域，世界上也开始进行核裂变试探性研究和建设工业性堆型。在核裂变反应堆堆型中的磁体支撑结构属于一个关键部件，此部件应用在77K低温条件下，对材料的极限温度要求为4K。由于是支撑件，需要承压，要求材料具有良好的低温强度，此外还要良好的抗中子辐照性能和无磁性能。抗中子辐照性能主要通过成分控制来保证，即通过控制铌钽含量来保证其良好的抗中子辐照环境下的应力腐蚀，通过控制中子吸收截面大的元素钴和硼来保证该材料组织的稳定性和材料。
6、的抗失效性。无磁性能则不仅要求材料在77K静态条件下具有无磁性，还要求在该温度下承载一定变形量后仍具有无磁性能。0003奥氏体不锈钢由于其具有良好的耐蚀性和力学性能，已广泛用于核裂变反应堆高温环境部件的制备，如堆内构件、硼注箱、核乏料储运装置和核燃料水池。然而，目前通用的304L奥氏体不锈钢，由于其为亚稳定奥氏体组织，无法满足核反应堆磁体支撑结构的无磁性能和低温性能要求，而316L奥氏体不锈钢虽为稳定奥氏体组织，但由于含有少量铁素体组织导致其具有一定磁性，低碳含量则导致其强度不足。0004目前已有多项专利涉及低温用奥氏体不锈钢，主要涉及到低温船用奥氏体不锈钢，如US4675156和JP特开昭6。
7、09862都是通过提供铬、锰含量来增加氮的固溶度而获得高的低温屈服强度和较好的低温冲击韧性，但在增加强度的同时也提高了其生产难度，如冶炼过程中夹杂物难于控制、热塑性较差，同时由于不含钼，其耐点蚀性能也较差；JP特开平297649虽然通过热加工工艺调整获得了低温高强度奥氏体不锈钢，但铌含量较多，不能保证材料的抗中子辐照性能，并且其成分并不能保证其无磁性能；US4568387通过提高锰含量和氮含量来替代部分镍元素，但其为亚稳奥氏体不锈钢，无法满足无磁性的要求；JP特开昭62222048虽然通过铌氮复合添加来提高低温强度，但无法保证良好的抗中子辐照性能和无磁性能。0005由此可见，现有技术中所提供的。
8、奥氏体不锈钢还不能兼具高的低温强度、低温韧性、低温无磁性和良好的抗中子辐照性能，因而无法满足核聚变反应堆磁体支撑结构的要求。发明内容0006本发明的目的在于提供一种奥氏体不锈钢，其具有高的低温强度、低温韧性、低温无磁性和良好的抗中子辐照性能，可用于核聚变反应堆磁体支撑结构。说明书CN102041457ACN102041460A2/5页40007本发明所提供的奥氏体不锈钢，其成分质量百分比为0008CR1600220，0009NI8001200，0010MO100300，0011N006025，0012C00100040，0013MN100400，0014SI100，0015NB001010，0。
9、016TA001010，0017CO0030010，0018P003，0019S0005，0020B0000500018，0021余量为FE和不可避免的杂质，并且0022VALCRNI值小于205，0023所述VALCRNI3CRMO45SI28NI14MN84CN。0024优选地，MO含量为23。0025优选地，MN含量为153。0026优选地，N含量为0150250027本发明的奥氏体不锈钢可采用常规的不锈钢生产方式，包括电炉AOD氩氧脱碳炉方式冶炼；采用底吹氮气增氮进行氮合金化；在9501250温度范围内轧制；在10301200范围内进行固溶热处理；然后酸洗。0028优选地，轧制温度在1。
10、0001200。0029优选地，固溶热处理温度在10501150。0030本发明在保证奥氏体不锈钢低温韧性的同时，通过铌钽和氮复合强化来提高其低温强度，通过控制影响材料的抗中子辐照性能的元素铌、钽、钴和硼来保证其良好的抗中子辐照性能，通过控制奥氏体中的高温铁素体含量和增加奥氏体元素的稳定性来保证其低温无磁性能。在本发明中，合金成分及其含量的具体说明如下。0031碳碳元素通过固溶强化可以增加合金的低温强度，但碳含量过高，碳化物会在奥氏体晶界析出而导致晶界腐蚀性能和低温性能降低，因此控制其含量为00100040。0032镍镍为强的奥氏体形成元素，增加镍含量有助于提高奥氏体组织的稳定性，但镍含量过高。
11、，会降低碳元素的固溶度，导致钢的晶间腐蚀性能降低，此外高的镍含量不利于材料低温强度的提高，因此控制其含量为8001200。0033铬铬为铁素体形成元素，可明显增加合金的耐腐蚀性能，提高奥氏体不锈钢中的氮溶解度，获得高低温强度。但铬含量过高，会导致奥氏体中铁素体含量增加，导致材料具有磁性，且会增加有害相析出，因此控制其含量为16002200。0034钼钼为铁素体形成元素，奥氏体不锈钢中添加钼可以提高奥氏体不锈钢的耐点蚀性能，通过固溶强化可以提高其低温强度，还可以稳定其奥氏体组织，避免产生形变马氏说明书CN102041457ACN102041460A3/5页5体，因此控制其含量为100300。00。
12、35锰增加锰含量可以提高奥氏体不锈钢中氮元素的固溶度，但锰含量过高，会导致奥氏体不锈钢在低温下变形产生马氏体，超过5的锰含量甚至会导致材料从室温冷却到196过程中产生马氏体相变，因此控制其含量为100400。0036氮氮作为强奥氏体形成元素，可以明显提高奥氏体不锈钢的低温强度，在提高强度的同时也不会明显降低其韧性；此外氮与铌、钽相互作用，可以更明显的改善材料强度；但氮含量过高，会导致大量的氮化物析出，又会降低材料的低温韧性和耐腐蚀性能，因此控制其含量为006025。0037铌、钽两种元素通过固溶强化都可明显提高奥氏体不锈钢中的低温强度，通过与碳结合可避免其晶间腐蚀，但含量过高会导致辐照条件下所。
13、引起的耐应力腐蚀性能下降和低温冲击韧性下降，因此控制其含量为001010。0038钴钴由于其中子吸收截面大，易导致材料在中子辐照条件下的失效，因此控制其含量为0030010。0039硼添加适量硼可以提高奥氏体不锈钢的晶界强度，有利于提高材料的低温强度和韧性，但硼为中子吸收截面大的元素，添加过多会导致材料在中子辐照条件下的失效，因此控制其含量为0000500018。0040硅炼钢过程中的脱氧剂，其存在不可避免，控制其含量不超过100。0041硫、磷合金冶炼过程中的杂质元素，过多磷含量会导致其低温韧性的降低，因此控制为不超过003；硫会增加奥氏体不锈钢的热裂性，尤其是低铁素体含量的奥氏体不锈钢，因。
14、此将其控制为不超过0005。0042为确保奥氏体不锈钢在低温条件下的无磁性，本发明还需合理控制镍当量形成元素NI、MN、N、C和铬当量形成元素CR、SI、MO的含量，使VALCRNI值小于205。VALCRNI值越小，表明该奥氏体不锈钢镍当量越高，即奥氏体组织在形变的过程中越稳定。当VALCRNI值越大时，该类奥氏体不锈钢就会存在较多量铁素体含量，材料在低温下不具备无磁性和组织稳定性，奥氏体不锈钢组织的不稳定性会导致材料变形后出现形变马氏体，也会产生磁性。0043本发明根据铌钽和氮复合强化来提高奥氏体不锈钢的低温强度，在提高强度的同时，兼顾了其低温韧性，同时通过控制铌、钽、硼和钴含量来保证其良。
15、好的抗中子辐照性能，通过合理确定镍当量形成元素NI、MN、N、C和铬当量形成元素CR、SI、MO的含量，控制奥氏体不锈钢中的高温铁素体含量来保证其低温和低温下变形后仍具有无磁性能。根据本发明的奥氏体不锈钢可用于制造核聚变反应堆磁体支撑结构，例如用于制造板、带、棒、管和线材等。具体实施方式0044实施例10045奥氏体不锈钢成分见表1，采用电炉AOD熔炼，浇铸成连铸坯，热轧成30MM厚板，在1080温度下退火酸洗后得到奥氏体不锈钢板材。该板材具有较高的低温强度、韧性，无磁性能，还具有良好的抗中子辐照性能，详见表2。奥氏体不锈钢的磁性能主要通过测量其磁导率来衡量，当磁导率低于101时就表示该材料具。
16、有无磁性能，而当磁导率高于此值时说明书CN102041457ACN102041460A4/5页6就表示该材料具有一定的磁性，达不到无磁性能要求。77K温度下材料变形后仍具有无磁性能是通过在低温下进行2的预变性后再测量其磁性能来衡量的。77K和4K温度下的性能是通过将材料在该温度下浸泡4小时后取出，然后立即在室温下测定。下同。0046实施例20047奥氏体不锈钢成分见表1，采用电炉AOD熔炼，浇铸成连铸坯，热轧成8MM卷板，在1080温度下退火酸洗后得到奥氏体不锈钢热轧卷板。该板材具有较高的低温强度、韧性，无磁性能，还具有良好的抗中子辐照性能，详见表2。0048实施例30049奥氏体不锈钢成分见。
17、表1，采用电炉AOD熔炼，浇铸成连铸坯，热轧、冷轧成1MM卷板，在1080温度下退火酸洗后得到奥氏体不锈钢冷轧卷板。该板材具有较高的低温强度、韧性，无磁性能，还具有良好的抗中子辐照性能，详见表2。0050实施例40051奥氏体不锈钢成分见表1，采用电炉AOD熔炼，浇铸成模铸坯，开坯后热轧成80MM厚板，在1080温度下退火酸洗后得到奥氏体不锈钢热轧厚板。该厚板具有较高的低温强度、韧性，无磁性能，还具有良好的抗中子辐照性能，详见表2。0052对比例0053对比例1为常规304钢种，对比例2为常规316L钢种，对比例3的奥氏体不锈钢成分和本发明相同，但VALCRNI值不在本发明控制范围内。从性能列表中可以看出，对比例的性能并不能满足制造核聚变磁体支撑件的要求。说明书CN102041457ACN102041460A5/5页70054说明书CN102041457A。