本发明属于不锈钢的制备，具体涉及一种高氮马氏体不锈钢及其制备工艺。
背景技术：
1、马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备以下两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区；二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5％以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。
2、马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1cr13)、蒸汽装备的轴和拉杆(2cr13)，以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4cr13)。碳含量较高的钢号(4cr13、9cr18)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。然而，目前马氏体不锈钢在医疗器械市场中的占比较少，这是因为医疗器械领域对于钢种的要求提出了其特殊性，为了满足医疗器械市场的要求，就需要具备组织均匀且纯净度高、强韧性优良的高氮马氏体不锈钢。
3、因此，如何提供一种高氮马氏体不锈钢及其制备方法，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种高氮马氏体不锈钢及其制备工艺，以满足在医疗器械产品领域的使用要求。本发明的技术目的在于，提供一种高氮马氏体不锈钢及其制备方法，以使得其具备组织均匀且纯净度高、强韧性优良，能够很好满足医疗器械产品的使用要求。
2、为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明首先提供了一种高氮马氏体不锈钢的制备工艺，该高氮马氏体不锈钢以重量百分比计，包括以下元素组成：c：0.40％～0.45％、mn：0.40％～0.50％、si：0.40％～0.50％、s：≤0.003％、p：≤0.018％、cr：16.00％～17.00％、mo：1.50％～1.90％、v：0.20％～0.40％、n：0.16％～0.25％、al：≤0.02％、余量为铁；
4、其制备方法步骤如下：
5、步骤a、按上述元素成分配比配制合金，通过非真空感应炉熔炼均匀化，熔炼温度为1530～1550℃，在熔炼过程中需要不断添加渣料进行脱氧脱硫，待料化清后除渣≥80％，重新加渣料造渣，渣白5min后调加n-cr合金，搅拌8-10min后再升温至1580-1620℃出钢；
6、步骤b、将步骤a准备好的电极棒作为电极置于普通电渣重熔炉内进行二次重熔净化，形成电渣锭；
7、步骤c、将步骤b处理好的钢锭置于加热炉内，以≤70℃/h升温至850℃保温2小时后再以≤150℃/h升温至1180℃保温4h后出炉锻造，锻造成300方左右的坯料；
8、步骤d、将步骤c锻后的300方坯料进行退火处理，退火后进行表面修磨处理；
9、步骤e、将步骤d处理好的坯料置于加热炉内，以≤70℃/h升温至850℃保温2小时后再以≤150℃/h升温至1160℃保温4h后出炉锻造，锻造成160方左右的轧制用坯料。
10、步骤f、将步骤e锻后的160方坯料进行退火处理，退火后进行表面修磨处理；
11、步骤g、将步骤f处理好的坯料置于加热炉内，以≤200℃/h升温至1140℃保温1.5h后出炉轧制，轧制成φ20的圆棒；
12、步骤h、将步骤g轧制好的φ20圆棒进行退火处理，退火后进行车光处理，制得所需材料。
13、优选的，步骤a中，熔炼钢水在20t非真空感应炉内进行，并且出钢前在钢包中加入适量si-ca块(1kg/t)，并利用3t炉混冲造渣，出钢时随流加入铈稀土0.5kg/t，并静吹氩≥10min，确保吊包温度在1530-1545℃。
14、优选的，步骤b中，使用caf2：al2o3：mgo：sio2＝80：10：5：5(wt％)渣系，充填时间≥30min，电渣结束，炉冷≥35min后装箱埋灰。
15、优选的，步骤c中，要求不得长时在1180℃保温，到点后必须及时开锻，且开锻温度≥1050℃，终锻温度≥850℃。
16、优选的，步骤d中，退火温度为750～800℃，保温时间≥24h，并且以≤30℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
17、优选的，步骤e中，加热温度为1160℃，且回炉温度不得超过1150℃，开坯过程不得见方，单次下压量不得超过12％。
18、优选的，步骤f中，退火温度为750～800℃，保温时间≥24h，并且以≤30℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
19、优选的，步骤g中，轧后缓冷至250±50℃左右装炉退火。
20、优选的，步骤h中，退火温度为先以80℃/h升温至730℃保温≥6h，然后以80℃/h升温至800℃保温≥24h，接着炉冷至700℃保温≥6h，并且以≤15℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
21、本发明的有益效果如下：
22、(1)本发明方法制备得到一种高n马氏体不锈钢，制备的不锈钢材料组织均匀、耐热耐蚀性、强韧性优良，先采用非真空感应炉进行一次冶炼，再采用普通电渣炉进行二次重熔，获得均匀且纯净度高的钢锭，最后通过锻造、轧制以获得组织均匀、强韧性优良的φ20圆棒，其退火态性能如下：屈服强度rp0.2达到460mpa，抗拉强度rm达到740mpa，断后伸长率可以达到27％，断面收缩率可以达到62％；经过1050℃淬火+250℃回火调质后，调质硬度可以达到55hrc，其硬度高、耐磨性优异。
23、(2)按照本发明工艺生产的不锈钢材料在医疗器械市场有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
1.一种高氮马氏体不锈钢的制备工艺，其特征在于，以重量百分比计，所述高氮马氏体不锈钢的元素组成为：c：0.40％～0.45％、mn：0.40％～0.50％、si：0.40％～0.50％、s：≤0.003％、p：≤0.018％、cr：16.00％～17.00％、mo：1.50％～1.90％、v：0.20％～0.40％、n：0.16％～0.25％、al：≤0.02％、余量为铁；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，熔炼钢水在20t非真空感应炉内进行，并且出钢前在钢包中加入1kg/t的si-ca块，并利用3t炉混冲造渣，出钢时随流加入0.5kg/t铈稀土，并静吹氩≥10min，确保吊包温度在1530-1545℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，使用caf2：al2o3：mgo：sio2＝80：10：5：5(wt％)作为渣系，充填时间≥30min，电渣结束，炉冷≥35min后装箱埋灰。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c中，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥850℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d中，退火温度为750～800℃，保温时间≥24h，并且以≤30℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤e中，加热温度为1160℃，且回炉温度不超过1150℃，开坯过程不得见方，单次下压量不得超过12％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤f中，退火温度为750～800℃，保温时间≥24h，并且以≤30℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤g中，轧后缓冷至250±50℃装炉退火。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤h中，退火温度为先以80℃/h升温至730℃保温≥6h，然后以80℃/h升温至800℃保温≥24h，接着炉冷至700℃保温≥6h，并且以≤15℃/h炉冷至500℃出炉空冷。
10.由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的高氮马氏体不锈钢。
