技术领域
[0001] 本发明涉及不锈钢管制备领域，尤其是涉及一种高性能无镍不锈钢管的制备方法。
相关背景技术
[0002] 临床试验表明，镍离子在生物体内的富集会导致细胞破坏和炎症反应，对生物体有致畸、致癌的危害。因此，医疗用不锈钢器械、以及与人体接触的饰品、手表一般都采用无镍的不锈钢。
[0003] 镍作为合金元素在不锈钢中的作用是形成奥氏体结构，提高不锈钢的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能。氮元素在不锈钢内形成奥氏体的能力是镍的30倍，现有技术中也
采用加压氮气熔炼技术来生产高氮不锈钢，但是氮气在熔液内的溶解度很低，致使不锈钢
的含氮量难以提高（通常低于0.5%）。更为重要的是，随着熔液温度的降低，氮气的溶解度也随之下降，导致不锈钢坯件出现大量的气孔。
[0004] 申请号为201910304855.6的专利公开了一种甩铸装置，通过离心盘将熔滴高速甩出，形成环形铸件。这种金属成型方法（甩铸法）的优点在于，熔滴在飞行过程中快速冷却为半固态，与筒壁碰撞后能够破碎晶枝，得到具有细小晶粒组织的环形铸件。这种金属成型的
铸造方式为无镍不锈钢管的制备提供了新的方向。
具体实施方式
[0031] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明
的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便
于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操
作，因此不能理解为对本发明的限制。还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确
的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
[0032] 一种高性能无镍不锈钢管的制备方法，用来生产C含量为0.6‑0.75%、Cr含量为16‑18%、Mo含量为0.7‑0.75%、N含量为0.52‑0.56%的无镍不锈钢管。本制备方法包括以下步骤：
S1：在氮气环境下，采用甩铸法生产不含镍的环形不锈钢坯件。
[0033] 甩铸法是通过离心盘将熔滴高速甩出，形成环形铸件。
[0034] 参照附图1，不锈钢熔滴从坩埚2的底部向下滴落，然后被离心盘3高速甩出。在滴落和甩出的过程中，不锈钢熔滴被氮气冷却，由液态变为半固态，半固态的不锈钢熔滴高速
撞击在环状冷却基底4上，形成沉积。由于环状冷却基底4可上下移动，因此可在环状冷却基
底4上形成一个环形不锈钢坯件1。甩铸法的优点是通过撞击破碎晶枝，得到具有细小晶粒
组织的环形铸件。
[0035] 本制备方法采用甩铸的方式，其目的有两个：一是甩铸法产生的不锈钢熔滴具有很大的比表面，能够溶入更多的氮气，有利于提高含氮量；二是不锈钢熔滴的冷却速度非常
快，氮气来不及释放就被固定在基体之中。显然，这能有效提高不锈钢的含氮量。
[0036] 熔滴的直径越小，单位重量熔滴的比表面就越大，有利于溶入更多的氮气。氮气环境的压强越大，氮气在熔滴内的溶解度越大。
[0037] 在本实施例中，熔滴直径为0.7mm，氮气环境的压强为3MPa。
[0038] S2：在氮气环境下，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0039] 固溶处理可以将基体之中的氮元素固溶在晶格之内，强化对氮元素的固溶效果。
[0040] 在本实施例中，在1100℃的温度下保温3h，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。1100‑1150℃是不锈钢的热挤压温度，也是进行固溶处理的最佳温度。在该温度下对环形不
锈钢坯件进行固溶处理，一是可以将基体之中的氮元素固溶在晶格之内，强化对氮元素的
固溶效果；二是可大幅降低氮气的逸出量。
[0041] 此外，氮气环境的压强为1MPa，较高压强的氮气环境有利于进一步降低氮气的逸出量。
[0042] S3：对环形不锈钢坯件进行模压和热处理。
[0043] 参照附图2，使用模压模具5对环形不锈钢坯件1进行模压，一是可以减少气孔，增加环形不锈钢坯件1的致密度；二是对环形不锈钢坯件1进行整形。
[0044] 在本实施例中，将环形不锈钢坯件加热至650℃，然后放入模具中进行模压，模压的压强为110MPa。将环形不锈钢坯件加热至650℃，可提高环形不锈钢坯件的塑形；提高模
压的压强，可以增加环形不锈钢坯件的致密度。
[0045] 热处理包括油淬和退火。油淬有利于细化组织结构，提高环形不锈钢坯件的力学性能；退火有利于消除应力，为热挤压做准备。
[0046] S4：对环形不锈钢坯件进行热挤压，得到不含镍的不锈钢管。
[0047] 参照附图3，使用挤压模具6对环形不锈钢坯件1进行热挤压，一是可以得到需要的不锈钢管规格和尺寸；二是能够进一步地增强不锈钢管的致密度。由于热挤压温度与固溶
温度相同，氮元素在环形不锈钢坯件1内的溶解度已趋于稳定，在热挤压过程中氮气不会逸
出，也不会产生气孔。
[0048] 在本实施例中，热挤压的挤压温度为1100℃，挤压比为6。该工艺参数可保证热挤压的顺利进行，得到良品率较高的无镍不锈钢管。
[0049] 本无镍不锈钢管含有0.7‑0.75%的钼和0.6‑0.75%的碳，钼元素可提高氮元素在不锈钢内的溶解度。含量较高的碳可提高不锈钢的力学性能，但会降低氮元素在不锈钢内的
溶解度、以及不锈钢的可焊接性。但由于综合含氮量（N含量为0.52‑0.56%）的提高，因此本无镍不锈钢管仍具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，较好的工艺性能。
实施例二：
[0050] 一种高性能无镍不锈钢管的制备方法，用来生产C含量为0.6‑0.75%、Cr含量为16‑18%、Mo含量为0.7‑0.75%、N含量为0.52‑0.56%的无镍不锈钢管。本制备方法包括以下步骤：
S1：在氮气环境下，采用甩铸法生产不含镍的环形不锈钢坯件。
[0051] 在本实施例中，熔滴直径为0.9mm，氮气环境的压强为4MPa。
[0052] S2：在氮气环境下，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0053] 在本实施例中，氮气环境的压强为1.6MPa，在1130℃的温度下保温4h，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0054] S3：对环形不锈钢坯件进行模压和热处理。
[0055] 在本实施例中，将环形不锈钢坯件加热至680℃，然后放入模具中进行模压，模压的压强为120MPa。
[0056] S4：对环形不锈钢坯件进行热挤压，得到不含镍的不锈钢管。
[0057] 在本实施例中，热挤压的挤压温度为1130℃，挤压比为7，使用玻璃润滑剂。实施例三：
[0058] 一种高性能无镍不锈钢管的制备方法，用来生产C含量为0.6‑0.75%、Cr含量为16‑18%、Mo含量为0.7‑0.75%、N含量为0.52‑0.56%的无镍不锈钢管。本制备方法包括以下步骤：
S1：在氮气环境下，采用甩铸法生产不含镍的环形不锈钢坯件。
[0059] 在本实施例中，熔滴直径为0.8mm，氮气环境的压强为5MPa。
[0060] S2：在氮气环境下，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0061] 在本实施例中，氮气环境的压强为2MPa，在1150℃的温度下保温5h，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0062] S3：对环形不锈钢坯件进行模压和热处理。
[0063] 在本实施例中，将环形不锈钢坯件加热至700℃，然后放入模具中进行模压，模压的压强为130MPa。
[0064] S4：对环形不锈钢坯件进行热挤压，得到不含镍的不锈钢管。
[0065] 在本实施例中，热挤压的挤压温度为1150℃，挤压比为8，使用玻璃润滑剂。实施例四：
[0066] 一种高性能无镍不锈钢管的制备方法，用来生产C含量为0.1‑0.15%、Cr含量为12‑14%、Mn含量为0.3‑0.35%、N含量为0.64‑0.68%的无镍不锈钢管。本制备方法包括以下步骤：
S1：在氮气环境下，采用甩铸法生产不含镍的环形不锈钢坯件。
[0067] 在本实施例中，熔滴直径为0.8mm，氮气环境的压强为4.2MPa。
[0068] S2：在氮气环境下，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0069] 在本实施例中，氮气环境的压强为1.5MPa，在1140℃的温度下保温4h，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0070] S3：对环形不锈钢坯件进行模压和热处理。
[0071] 在本实施例中，将环形不锈钢坯件加热至670℃，然后放入模具中进行模压，模压的压强为125MPa。
[0072] S4：对环形不锈钢坯件进行热挤压，得到不含镍的不锈钢管。
[0073] 在本实施例中，热挤压的挤压温度为1140℃，挤压比为7，使用玻璃润滑剂。
[0074] 本无镍不锈钢管含有0.3‑0.35%的锰和0.1‑0.15%的碳，锰元素可提高氮元素在不锈钢内的溶解度。含量较低的碳可提高氮元素在不锈钢内的溶解度、以及不锈钢的耐腐蚀
性能和可焊接性，但不锈钢的力学性能会有所下降。由于综合含氮量（N含量为0.64‑0.68%）的提高，因此本无镍不锈钢管具有良好的耐腐蚀性能和工艺性能，较好的力学性能。
实施例五：
[0075] 一种高性能无镍不锈钢管的制备方法，用来生产C含量为0.1‑0.15%、Cr含量为12‑14%、Mn含量为0.3‑0.35%、N含量为0.64‑0.68%的无镍不锈钢管。本制备方法包括以下步骤：
S1：在氮气环境下，采用甩铸法生产不含镍的环形不锈钢坯件。
[0076] 在本实施例中，熔滴直径为0.6mm，氮气环境的压强为3.5MPa。
[0077] S2：在氮气环境下，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0078] 在本实施例中，氮气环境的压强为1.2MPa，在1110℃的温度下保温3.5h，对环形不锈钢坯件进行固溶处理。
[0079] S3：对环形不锈钢坯件进行模压和热处理。
[0080] 在本实施例中，将环形不锈钢坯件加热至700℃，然后放入模具中进行模压，模压的压强为130MPa。
[0081] S4：对环形不锈钢坯件进行热挤压，得到不含镍的不锈钢管。
[0082] 在本实施例中，热挤压的挤压温度为1110℃，挤压比为6.5，使用玻璃润滑剂。
[0083] 由上述实施例可知，本高性能无镍不锈钢管的制备方法提高了无镍不锈钢管的含氮量，同时减少了气孔的产生，使无镍不锈钢管的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能得到不
同程度的提升。
[0084] 未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进
行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。
