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CN108103404A - 一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法 Download PDF

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CN108103404A
CN108103404A CN201711456569.9A CN201711456569A CN108103404A CN 108103404 A CN108103404 A CN 108103404A CN 201711456569 A CN201711456569 A CN 201711456569A CN 108103404 A CN108103404 A CN 108103404A
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Abstract

本发明公开了一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法，属于钢合金材料制备技术领域。所述的高强度不锈钢合金材料，包括以下原料：碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、铁‑硼‑钇中间合金、铁‑硼‑镧中间合金、铁‑硅‑钒中间合金、铁‑硅‑铪中间合金，其余部分为铁；所述的不锈钢合金材料是经过高温熔化、真空熔融、精炼、浇注等步骤制成的。本发明的不锈钢合金材料具有较强的硬度和耐腐蚀性。

Description

一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于钢合金材料制备技术领域，具体涉及一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法。
背景技术
金属不锈钢复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的不锈钢复合材料，其极大地改善了单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，从而使得复合材料具有优异的力学性能，因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。中国现有工业中一些化工企业如苯酚污水处理装置仍在使用镍含量较高的价格昂贵的316型奥氏体不锈钢，这些合金的生产和使用无疑会消耗大量价格昂贵的镍，会增加生产成本。
我国的镍资源相当少，镍的稀缺将严重限制我国不锈钢产业的发展。而我国的稀土资源比较丰富，从长远看，研究开发含稀土的高性能不锈钢合金能够节约宝贵的镍资源，同时又能保证在苛刻环境下的使用寿命及其性能。因此，为了满足合金在环境更苛刻条件下的要求，保证或者大幅度的提高使用寿命，同时又可降低合金的生产成本，性价比较好的节镍型的含稀土的不锈钢的研究与开发将越来越受到人们的重视。
中国专利文献“一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法(专利号：ZL201110250792.4)”公开了一种双相钨不锈钢合金材料，该双相钨不锈钢合金材料的组分及其重量百分比分别如下：0.030％<C≤0.05％，0.0023％≤S≤0.01％， 0.463％≤Si≤1.0％，0.010％≤P≤0.015％，20.0％≤Cr≤23.0％，0.5％≤W≤1.5％, 1.0％≤Ni≤3.0％，0.20％≤N≤0.30％，0.001％≤B≤0.01％，稀土Ce或Y：0.005％-0.20％，其余部分为铁。该发明制得的双相钨不锈钢合金材料具有良好的的高温热塑性，以及生产成本较低等特点，但存在着硬度低、耐腐蚀性能较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度不锈钢合金材料及其制备方法，以解决在中国专利文献“一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法(专利号：ZL 201110250792.4)”公开的双相钨不锈钢合金材料配方基础上，如何优化组分、用量、方法等，提高不锈钢合金材料的硬度、耐腐蚀性能等问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高强度不锈钢合金材料，包括以下原料：碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金，其余部分为铁；
所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、 8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、 11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、 4.2％；
所述的铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的重量比为(0.13-0.16)：(0.05-0.14)：(0.42-0.85)：(0.12-0.23)。
优选地，所述铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁 -硅-铪中间合金的重量比为0.15:0.08:0.66:0.18。
优选地，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳 0.02-0.04％、硫0.012-0.016％、硅0.58-0.94％、磷0.017-0.023％、铬18.45-24.15％、钨0.25-0.45％、镍0.12-0.18％、氮0.25-0.28％、硼0.012-0.015％、锰12.23-14.63％、钼1.32-1.56％、铈0.012-0.026％、铁-硼-钇中间合金0.13-0.16％、铁-硼-镧中间合金0.05-0.14％、铁-硅-钒中间合金0.42-0.85％、铁-硅-铪中间合金0.12-0.23％，其余部分为铁。
优选地，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳 0.03％、硫0.014％、硅0.68％、磷0.021％、铬19.25％、钨0.32％、镍0.16％、氮 0.26％、硼0.014％、锰13.58％、钼1.42％、铈0.022％、铁-硼-钇中间合金0.15％、铁-硼-镧中间合金0.08％、铁-硅-钒中间合金0.66％、铁-硅-铪中间合金0.18％，其余部分为铁。
本发明还提供一种高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1000-1200℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌15-20min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅- 钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.15-0.78Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼25-30min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1510-1530℃，再次精炼后抽真空至0.15-0.78Pa，将钢液静置；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
优选地，所述步骤S3中再次精炼的时间为10-20min。
优选地，所述步骤S3中钢液静置时间为30min。
本发明具有以下有益效果：
(1)由实施例1-4和对比例6的数据可见，实施例1-4制得的不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性显著高于对比例6制得的不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性；同时由实施例1-4的数据可见，实施例3为最优实施例。
(2)由实施例3和对比例1-5的数据可见，铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金在制备不锈钢合金材料中起到了协同作用，协同提高了不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性；这是：
钒在空气中不被氧化，具有耐盐酸和硫酸的特性，并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好；铪硬度和熔点高，且不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用具有较强可塑性、耐高温抗腐蚀的特点。铁-硅-钒、铁-硅-铪中间合金中间合金中的铁、硅作为孕育剂，可促进铁的石墨化，改善其形态和分布状况，增加共晶数量，细化基体组织，提高晶粒粗化温度，从而起到增加钢的硬度、耐腐蚀性的作用。铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金中的硼在熔炼铁的过程中有利于铁形成球墨和改善分布状态，提高钢合金的淬透性，从而提高钢合金的高温强度和硬度；稀土元素钇、镧与钢液中的氧、硫反应生成的氧化物、硫化物或氧硫化物可部分残留在钢液中，成为钢中的夹杂物，由于这些夹杂物的熔点高，可作为钢液凝固时的非匀质成核中心，起细化钢的凝固组织作用；添加铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金使钢合金中固溶稀土量较高，而产生合金化作用，影响钢的相变过程，改变相变产物的组成与结构，从而使钢的疲劳性能和耐腐蚀性能变好，以及提高钢的显微硬度。铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅- 钒中间合金、铁-硅-铪中间合金一起使用，能够使粗晶组织在恢复与再结晶过程中得到有效控制，得到弥散强化的细晶组织，并且稀土元素容易与铁-硅-钒、铁 -硅-铪中的硅元素反应，削弱硅化镁的强化效果，从而能够增强钢合金的硬度和耐腐蚀性。
(3)本发明中铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金作为补强体系，实施例1-4制备不锈钢合金材料时通过添加铁- 硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的重量比为(0.13-0.16)：(0.05-0.14)：(0.42-0.85)：(0.12-0.23)，实现在补强体系中以铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金为主导的不锈钢合金材料的制备方法，利用铁-硅-钒中间合金、铁-硅- 铪中间合金的耐腐蚀、细化基体组织，提高晶粒粗化温度；铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金可以细化钢的凝固组织以及合金化作用，有利于钢合金断裂过程中裂纹萌生位置和扩张途径发生改变，使钢合金得以韧化等特点，使得铁-硼- 钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金构成的补强体系在本发明的不锈钢合金材料中，提高不锈钢合金的硬度和耐腐蚀性。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.02-0.04％、硫0.012-0.016％、硅0.58-0.94％、磷0.017-0.023％、铬18.45-24.15％、钨0.25-0.45％、镍0.12-0.18％、氮0.25-0.28％、硼0.012-0.015％、锰12.23-14.63％、钼1.32-1.56％、铈0.012-0.026％、铁-硼-钇中间合金0.13-0.16％、铁-硼-镧中间合金0.05-0.14％、铁-硅-钒中间合金0.42-0.85％、铁-硅-铪中间合金0.12-0.23％，其余部分为铁。
所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1000-1200℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌15-20min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅- 钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.15-0.78Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼25-30min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1510-1530℃，再次精炼10-20min后再次抽真空至 0.15-0.78Pa，将钢液静置30min；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
实施例1
在实施例中，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.03％、硫0.012％、硅0.58％、磷0.023％、铬18.455％、钨0.45％、镍0.16％、氮0.25％、硼0.015％、锰14.63％、钼1.46％、铈0.018％、铁-硼-钇中间合金0.14％、铁-硼-镧中间合金0.14％、铁-硅-钒中间合金0.42％、铁-硅-铪中间合金0.12％，其余部分为铁。
所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1100℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌18min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.15Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼25min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1530℃，再次精炼10min后再次抽真空至0.78Pa，将钢液静置30min；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
实施例2
在实施例中，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.04％、硫0.015％、硅0.78％、磷0.017％、铬22.35％、钨0.25％、镍0.18％、氮0.26％、硼0.012％、锰12.23％、钼1.56％、铈0.026％、铁-硼-钇中间合金0.16％、铁-硼-镧中间合金0.05％、铁-硅-钒中间合金0.67％、铁-硅-铪中间合金0.15％，其余部分为铁。
所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1200℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌20min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.56Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼28min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1510℃，再次精炼15min后再次抽真空至0.15Pa，将钢液静置30min；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
实施例3
在实施例中，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.03％、硫0.014％、硅0.68％、磷0.021％、铬19.25％、钨0.32％、镍0.16％、氮0.26％、硼0.014％、锰13.58％、钼1.42％、铈0.022％、铁-硼-钇中间合金0.15％、铁-硼-镧中间合金0.08％、铁-硅-钒中间合金0.66％、铁-硅-铪中间合金0.18％，其余部分为铁。
所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1120℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌17min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.35Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼26min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1515℃，再次精炼13min后再次抽真空至0.45Pa，将钢液静置30min；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
实施例4
在实施例中，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.02％、硫0.016％、硅0.94％、磷0.022％、铬24.15％、钨0.28％、镍0.12％、氮0.28％、硼0.014％、锰12.57％、钼1.32％、铈0.012％、铁-硼-钇中间合金0.13％、铁-硼-镧中间合金0.12％、铁-硅-钒中间合金0.85％、铁-硅-铪中间合金0.23％，其余部分为铁。
所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至10000℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌15min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.78Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼30min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1520℃，再次精炼20min后再次抽真空至0.64Pa，将钢液静置30min；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
对比例1
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度不锈钢合金材料的原料中缺少铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅- 铪中间合金。
对比例2
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度不锈钢合金材料的原料中缺少铁-硼-钇中间合金。
对比例3
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度不锈钢合金材料的原料中缺少铁-硼-镧中间合金。
对比例4
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度不锈钢合金材料的原料中缺少铁-硅-钒中间合金。
对比例5
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度不锈钢合金材料的原料中缺少铁-硅-铪中间合金。
对比例6
采用中国专利文献“一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法(专利号：ZL201110250792.4)”实施例1-3所述的方法制备双相钨不锈钢合金材料。
对实施例1-4和对比例1-6制得的不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性进行测试，结果如下表所示。
由上表可知：(1)由实施例1-4和对比例6的数据可见，实施例1-4制得的不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性显著高于对比例6制得的不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性；同时由实施例1-4的数据可见，实施例3为最优实施例。
(2)由实施例3和对比例1-5的数据可见，铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金在制备不锈钢合金材料中起到了协同作用，协同提高了不锈钢合金材料的硬度和耐腐蚀性；这是：
钒在空气中不被氧化，具有耐盐酸和硫酸的特性，并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好；铪硬度和熔点高，且不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用具有较强可塑性、耐高温抗腐蚀的特点。铁-硅-钒、铁-硅-铪中间合金中间合金作为一种孕育剂，可促进铁的石墨化，改善其形态和分布状况，增加共晶数量，细化基体组织，提高晶粒粗化温度，从而起到增加钢的硬度、耐腐蚀性的作用。铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金中的硼在熔炼铁的过程中有利于铁形成球墨和改善分布状态，提高钢合金的淬透性，从而提高钢合金的高温强度和硬度；稀土元素钇、镧与钢液中的氧、硫反应生成的氧化物、硫化物或氧硫化物可部分残留在钢液中，成为钢中的夹杂物，由于这些夹杂物的熔点高，可作为钢液凝固时的非匀质成核中心，起细化钢的凝固组织作用；添加铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金使钢合金中固溶稀土量较高，而产生合金化作用，影响钢的相变过程，改变相变产物的组成与结构，从而使钢的疲劳性能和耐腐蚀性能变好，以及提高钢的显微硬度。铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金一起使用，能够使粗晶组织在恢复与再结晶过程中得到有效控制，得到弥散强化的细晶组织，并且稀土元素容易与铁-硅-钒、铁-硅-铪中的硅元素反应，削弱硅化镁的强化效果，从而能够增强钢合金的硬度和耐腐蚀性。
本发明中铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅- 铪中间合金作为补强体系，实施例1-4制备不锈钢合金材料时通过添加铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的重量比为 (0.13-0.16)：(0.05-0.14)：(0.42-0.85)：(0.12-0.23)，实现在补强体系中以铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金为主导的不锈钢合金材料的制备方法，利用铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的耐腐蚀、细化基体组织，提高晶粒粗化温度；铁-硼-钇中间合金、铁-硼- 镧中间合金可以细化钢的凝固组织以及合金化作用，有利于钢合金断裂过程中裂纹萌生位置和扩张途径发生改变，使钢合金得以韧化等特点，使得铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金构成的补强体系在本发明的不锈钢合金材料中，提高不锈钢合金的硬度和耐腐蚀性。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度不锈钢合金材料，其特征在于，包括以下原料：碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金，其余部分为铁；
所述铁-硼-钇中间合金中，铁、硼、钇的质量百分含量分别为64.9％、27.6％、7.5％；铁-硼-镧中间合金中，铁、硼、镧的质量百分含量分别为65.9％、22.6％、8.5％；铁-硅-钒中间合金中，铁、硅、钒的质量百分含量分别为66.5％、22.5％、11％，铁-硅-铪中间合金中，铁、硅、铪的质量百分含量分别为68.5％、27.3％、4.2％；
所述的铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的重量比为(0.13-0.16)：(0.05-0.14)：(0.42-0.85)：(0.12-0.23)。
2.根据权利要求1所述的高强度不锈钢合金材料，其特征在于，所述铁-硼-钇中间合金、铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金的重量比为0.15:0.08:0.66:0.18。
3.根据权利要求1所述的高强度不锈钢合金材料，其特征在于，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.02-0.04％、硫0.012-0.016％、硅0.58-0.94％、磷0.017-0.023％、铬18.45-24.15％、钨0.25-0.45％、镍0.12-0.18％、氮0.25-0.28％、硼0.012-0.015％、锰12.23-14.63％、钼1.32-1.56％、铈0.012-0.026％、铁-硼-钇中间合金0.13-0.16％、铁-硼-镧中间合金0.05-0.14％、铁-硅-钒中间合金0.42-0.85％、铁-硅-铪中间合金0.12-0.23％，其余部分为铁。
4.根据权利要求3所述的高强度不锈钢合金材料，其特征在于，所述高强度不锈钢材料以重量百分比为单位，包括以下原料：碳0.03％、硫0.014％、硅0.68％、磷0.021％、铬19.25％、钨0.32％、镍0.16％、氮0.26％、硼0.014％、锰13.58％、钼1.42％、铈0.022％、铁-硼-钇中间合金0.15％、铁-硼-镧中间合金0.08％、铁-硅-钒中间合金0.66％、铁-硅-铪中间合金0.18％，其余部分为铁。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在真空感应炉坩埚中加入铁，升高温度至1000-1200℃使其熔化，按比例加入硼、钇熔融，并对合金熔体进行搅拌，搅拌15-20min后进行除气处理，静置，得到铁-硼-钇中间合金；采用相同的方法制备铁-硼-镧中间合金、铁-硅-钒中间合金、铁-硅-铪中间合金；
S2：将碳、硫、硅、磷、铬、钨、镍、氮、硼、锰、钼、铈、钒、铪、铁放入真空感应炉坩埚中，然后把铁-硼-钇中间合金体、铁-硼-镧中间合金放入料斗中，抽真空至0.15-0.78Pa，加热至坩埚中的原料全部熔化得到钢液；待钢液全部熔化后精炼25-30min；
S3：停止精炼，并向炉内铁-硅-钒中间合金和铁-硅-铪中间合金，调整加热功率使钢液温度保持在在1510-1530℃，再次精炼后抽真空至0.15-0.78Pa，将钢液静置；
S4：调整钢液温度至熔点，浇注成型，制得高强度不锈钢合金材料。
6.根据权利要求5所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中再次精炼的时间为10-20min。
7.根据权利要求5所述的高强度不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中钢液静置时间为30min。
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