一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼及其制造方法，其化學(xué)成分重量百分比為：C0.01～0.06％，Si0.1～1.0％，Mn0.1～1.0％，Cr18.0～20.5％，Ni2.0～4.0％，N0.1～0.18％，Mo1.5～3.5％，Cu0-1.0％，W、B為可選元素，W≤0.5％，B≤0.02％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明為保證合金的耐腐蝕性能，將Mn含量控制在1.0％以下，Cr含量控制在18.0～20.5％，同時(shí)添加1.5-3.5％的Mo，以保證PREN值在30～35；為提高材料的塑性，并將材料的Md30/50控制在60～100℃。本發(fā)明雙相不銹鋼在Ni、Mo等貴金屬含量較低的情況下，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能以及在優(yōu)良的塑性，可大量應(yīng)用熱交換器、水箱等領(lǐng)域，部分取代高成本的S31600奧氏體不銹鋼。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙相不銹鋼及其制造方法，特別涉及一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙相不銹鋼室溫下由鐵素體與奧氏體雙相組成，而兩相組織的存在使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度顯著提高，大約是奧氏體不銹鋼的兩倍；耐晶間腐蝕、耐應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲勞和耐磨性能顯著改善。與鐵素體不銹鋼比，其韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性顯著改善，同時(shí)保留了鐵素體鋼導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]迄今為止雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)重要階段。1971年以前所開(kāi)發(fā)的牌號(hào)為第一代雙相不銹鋼，由于冶煉條件的限制，C、N的含量都無(wú)法準(zhǔn)確控制，其焊接后性能急劇下降。1971~1989年開(kāi)發(fā)的牌號(hào)屬于第二代雙相不銹鋼，代表鋼種為S32205。借助于1968年不銹鋼精煉工藝-氬氧脫碳(AOD)的發(fā)明和應(yīng)用，可以使雙相不銹鋼中氮含量顯著提高，碳含量得到準(zhǔn)確控制，從而顯著改善焊縫、熱影響區(qū)的韌性和耐腐蝕性能，同時(shí)氮還降低了有害金屬間相的形成速率。技術(shù)的進(jìn)步使得雙相鋼得以廣泛應(yīng)用于海上石油平臺(tái)、化工、造紙等多個(gè)領(lǐng)域。1990年以后出現(xiàn)的牌號(hào)為第三代雙相不銹鋼，其發(fā)展呈現(xiàn)2種趨勢(shì)。一方面進(jìn)一步提高鋼中合金元素含量以獲得更高強(qiáng)度和更加優(yōu)良的耐腐蝕性能，如瑞典SANDVIK開(kāi)發(fā)的SAF2906和SAF3207。另一方面開(kāi)發(fā)低鎳含量且不含Mo或僅含少量Mo的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，以降低成本， 如LDX2101等。
[0004]隨著貴金屬資源的對(duì)制造商及用戶的重要性逐漸凸顯，經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前雙相不銹鋼的重要研發(fā)方向。經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼通過(guò)特殊的合金設(shè)計(jì)，降低合金中貴金屬鎳和鑰的含量，從而顯著降低材料成本。常用的奧氏體當(dāng)量計(jì)算公式如式(I)所示:
[0005]Nieq = Ni+30 (C+N) +0.5Mn+0.25Cu(I)
[0006]評(píng)價(jià)雙相不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕性能的PREN (耐點(diǎn)蝕當(dāng)量)如公式(2)所示:
[0007]PREN(耐點(diǎn)蝕當(dāng)量)=Cr% +3.3Mo% +30N% -Mn%(2)
[0008]由公式(I)可知，可以采用Mn、N、Cu取代Ni，從而降低成本，取代傳統(tǒng)的高鑰、高鎳含量的雙相不銹鋼，這是經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。
[0009]N是雙相不銹鋼中最重要的合金元素之一，成本低廉，是很強(qiáng)的奧氏體形成元素。由公式(I)可知，其形成奧氏體的能力了是Ni的30倍。同時(shí)由公式(2)可知，N可顯著提高材料的PREN值，從而有利于提高雙相不銹鋼鋼的耐蝕性。此外，N也是保證雙相不銹鋼焊接性能的關(guān)鍵元素。但是N含量的提高會(huì)造成冶煉難度增加，熱加工性下降。
[0010]Mn是低成本的合金元素，但Mn對(duì)雙相不銹鋼耐腐蝕性能有不利影響，如公式(2)所示，即每添加I %的錳，將使合金PREN值降低I。如果要保證材料的優(yōu)良的耐腐蝕性能，必須控制其含量。Mn影響耐點(diǎn)蝕性的原因在于錳和硫形成MnS，或隨著鋼中錳量增加，MnS中的含鉻量降低，所引起的MnS夾雜在腐蝕介質(zhì)中的溶解，常常成為點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕的起始點(diǎn)。
[0011]Cu也是奧氏體形成元素，但Cu的奧氏體形成能力只有鎳的1/4。Cu很重要的一個(gè)作用是穩(wěn)定奧氏體，降低加工硬化傾向，從而提高不銹鋼的塑性。但是，雙相不銹鋼中Cu含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致熱加工性下降。
[0012]從第一代到第三代雙相不銹鋼，包括現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，都是高合金成分體系。合金含量高導(dǎo)致雙相不銹鋼中奧氏體的穩(wěn)定性非常高。在從高溫冷卻至低溫的過(guò)程中不發(fā)生馬氏體相變，而在變形過(guò)程中也幾乎沒(méi)有馬氏體產(chǎn)生。以Ms與Md3(l/5(l來(lái)評(píng)價(jià)奧氏體的穩(wěn)定性，其經(jīng)典的表達(dá)式如式⑶與式⑷所示。Ms為即冷卻過(guò)程中奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度點(diǎn)，而Md3(l/5(l為即變形過(guò)程中奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度點(diǎn)。
[0013]Ms = 1305-61.6Ni% -41.7Cr% -33.3Mn% -27.8Si% -1667 (C+N) %(3)
[0014]Md30750 = 580-520C% -2Si% -16Mn% -16Cr% -23Ni% -300N% -26Cu% -1OMo%
(4)
[0015]所有的雙相不銹鋼的Ms點(diǎn)都很低，均在-200°C以下，若考慮到合金元素C、N在奧氏體內(nèi)的偏聚，MsA更低。因此材料在從高溫冷卻至室溫的過(guò)程中，都不形成馬氏體。而迄今為止所有的雙相不銹鋼的Md3(l/5(l溫度點(diǎn)都在40以下，因此，在室溫變形過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生或僅產(chǎn)生微量的馬氏體。
[0016]當(dāng)雙相不銹鋼中的合金含量降低時(shí)，Md3(l/5df上升。如果通過(guò)合金成分的調(diào)整將Md3Q/5(l溫度控制在合適的范圍，變形過(guò)程中雙相不銹鋼中的奧氏體將會(huì)向馬氏體轉(zhuǎn)變，從而發(fā)生TRIP(相變誘導(dǎo)塑性)效應(yīng)，顯著雙相不銹鋼的塑性。相反，如果Md3(l/5(l過(guò)高或過(guò)低，反而對(duì)雙相不銹鋼的塑性不利。TRIP效應(yīng)雖然是一種常用的提高合金塑性的機(jī)理，但在現(xiàn)有的雙相不銹鋼專(zhuān)利中均未涉及。
[0017]中國(guó)專(zhuān)利CN101090988通過(guò)適當(dāng)?shù)?.5-4.5% Mn代替Ni，同時(shí)添加0.15-0.25%的N以及0.5-2.5%的Mo，使得耐蝕性達(dá)到316L的水平。專(zhuān)利EP1867748A1為提高耐蝕性，將N含量提高至0.16-0.28%之間，同時(shí)將Cr含量提高至21%以上，Mn含量則控制在2%以下，因此盡管Mo含量較低，其耐蝕性仍然能達(dá)到316L的水平。美國(guó)專(zhuān)利US4798635則進(jìn)一步提高Cr含量，采用較低的N含量，從而達(dá)到良好的耐腐蝕性能。為進(jìn)一步提高耐蝕性能，需要進(jìn)一步提高M(jìn)o含量。專(zhuān)利W02010/070202將Mo含量提高至0.5-2.5%，同時(shí)將Cr含量提高至23%以上，N含量提高至0.2% -0.35%，其耐蝕性能達(dá)到317L水平；美國(guó)專(zhuān)利US6551420B1則將Mo含量提高至1.4-2.5，同時(shí)N含量控制在0.14-0.35%，其耐腐蝕性能也能達(dá)到317的水平。
[0018]但是迄今為止，還未有專(zhuān)利在保持較高耐腐蝕性能的同時(shí)，獲得較高的塑性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0019]本發(fā)明的目的在于提供一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼及其制造方法，在N1、Mo等貴金屬含量較低的情況下，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能以及優(yōu)良的塑性，其CPT大于25°C，延伸率大于40% ;本發(fā)明雙相不銹鋼可大量應(yīng)用熱交換器、水箱等領(lǐng)域，部分取代高成本的S31600奧氏體不銹鋼。
[0020]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0021]本發(fā)明通過(guò)以N取代Ni從而降低成本，同時(shí)調(diào)整Cr、Mo的含量，將Mo含量控制在
1.5~3.5%，Cr含量控制在18-20.5%,N含量控制在0.1-0.18%，并降低Mn含量，以保證PREN值(Cr% +3.3Mo% +30N% _Mn% )在30~35，從而使CPT高于25°C ;為使鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，通過(guò)合金總量控制來(lái)調(diào)整Mdwsi溫度，從而具有更高的塑性，將Mdw5tl控制在60~100°C，從而產(chǎn)生相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)，延伸率(薄板)達(dá)到40%以上。因此可以應(yīng)用于對(duì)材料塑性及耐蝕性有較高要求的領(lǐng)域，如熱交換器、水箱等，從而取代含10%鎳的S316L奧氏體不銹鋼以及更昂貴的317L奧氏體不銹鋼。
[0022]具體的，本發(fā)明的一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:C0.01 ~0.06 %，S1.1 ~1.0 %，Mn0.1 ~1.0 %，Crl8.0 ~20.5 %，Ν?2.0 ~4.0%,N0.1~0.18%，Mol.5~3.5%，CuO~1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì);且，PREN=30 ~35，PREN = Cr% +3.3Mo% +30N% -Mn%；Md30/50 = 60 ~10(TC，Md3(l/5(l = 580-520C%-2Si% -16Mn % _16Cr % _23Ni % -300N% _26Cu %-1OMo %，不銹鋼由鐵素體與奧氏體兩相組成，其中奧氏體的含量體積比為40%~60%之間。
[0023]進(jìn)一步，還包括W和B中一種以上K 0.5%，B≤0.02%，以重量百分比計(jì)。
[0024]在本發(fā)明鋼成分設(shè)計(jì)中:
[0025]碳碳是強(qiáng)奧氏體形成元素，從公式⑴可知，其奧氏體形成作用相當(dāng)于Ni的30倍，因此一定程度上可以取代Ni，促進(jìn)奧氏體組織的形成。此外，從公式(3)、(4)可知，碳是很強(qiáng)的奧氏體穩(wěn)定元素，可抑制奧氏體的相變。但是當(dāng)碳含量過(guò)高時(shí)，碳與鉻結(jié)合后在晶界形成富鉻碳化物，導(dǎo)致晶間腐蝕。尤其是在焊接過(guò)程中，碳化物迅速析出，將導(dǎo)致焊接區(qū)的耐腐蝕性能與力學(xué)性能顯著下降。過(guò)低的碳含量將增加制備過(guò)程中的難度和成本。因此，本發(fā)明鋼中設(shè)計(jì)碳含量為0.01~0.06%。
[0026]硅硅是鋼鐵中通常含有的元素，因?yàn)楣枋侨蹮掃^(guò)程中是很好的脫氧元素，因此一般雙相鋼中含有0.1 %以上的娃。在雙相不銹鋼中，娃是鐵素體形成和穩(wěn)定兀素，娃含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致與之相匹配的鎳當(dāng)量提高，增加成本。更重要的是，硅會(huì)加速金屬間相的析出，對(duì)于制造和使用過(guò)程不利。因此，本發(fā)明鋼中設(shè)計(jì)硅含量為0.1~1.0%。
[0027]錳是一種相對(duì)較弱的奧氏體形成和穩(wěn)定元素，可以利用錳一定程度上取代鎳，此外錳的添加可以顯著提高氮的溶解度，因此經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼通常含有較高的Mn。但是錳對(duì)不銹鋼的耐腐蝕性的影響基本上都是負(fù)面的。根據(jù)不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕性能的經(jīng)驗(yàn)公式(2)，每添加I %的錳，將使合金PREN值降低I，相當(dāng)于抵消了添加0.3 %的Mo或I %的Cr對(duì)耐點(diǎn)蝕性能的提高。為提高材料的耐腐蝕性能，本發(fā)明鋼中重點(diǎn)控制Mn含量為0.1%~〈1.0%。
[0028]鉻鉻是不銹鋼獲得耐腐蝕性能的最重要元素，也是一種鐵素體形成元素，同時(shí)可穩(wěn)定奧氏體，因此Cr是雙相不銹鋼中最重要的合金元素。對(duì)雙相不銹鋼而言，當(dāng)鉻含量較低時(shí)，耐蝕性將下降，同時(shí)有可能出現(xiàn)馬氏體相，對(duì)力學(xué)與耐腐蝕性能均不利，因此本發(fā)明Cr含量最低控制為18.0%。但當(dāng)鉻含量過(guò)高時(shí)，不但會(huì)增加金屬間相、碳化物和氮化物的析出傾向，而且為獲得雙相組織，會(huì)增加奧氏體形成元素含量，從而增加成本并使得奧氏體難于發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。因此本發(fā)明鋼中Cr含量最高控制在20.5%。
[0029]氮氮元素是現(xiàn)代雙相不銹鋼中不可或缺的重要元素。首先N是一種形成和穩(wěn)定奧氏體相的元素。在奧氏體當(dāng)量計(jì)算公式(I)中，氮的奧氏體形成能力是鎳的30倍。根據(jù)公式(3)和公式(4)，氮也是一種很強(qiáng)的奧氏體穩(wěn)定元素。此外，氮可以提高奧氏體相的耐腐蝕性能，尤其是耐點(diǎn)腐蝕性能和耐縫隙腐蝕性能，在PREN值的計(jì)算公式(2)，其耐點(diǎn)蝕當(dāng)量是鉻的30倍。但是氮含量過(guò)高時(shí)，將增大氮化物形成的風(fēng)險(xiǎn)，降低材料的韌性和耐蝕性。同時(shí)高的氮含量會(huì)提高熔煉和熱加工的難度，導(dǎo)致難以在現(xiàn)有產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)。因此，本發(fā)明鋼中氮含量控制在0.1~0.18%。
[0030]鑰鑰非常有利于提高鋼的耐腐蝕性能，尤其是在與鉻復(fù)合作用的情況下。根據(jù)RREN值計(jì)算公式(2)，其耐點(diǎn)蝕當(dāng)量是鉻的3.3倍。其機(jī)理是穩(wěn)定鈍化膜及促進(jìn)鉻元素在鈍化膜中的富集。為保證材料優(yōu)異的耐腐蝕性能，將Mo含量控制在1.5%以上。但是鑰含量過(guò)高將導(dǎo)致脆性金屬間相的加速析出，同時(shí)增加合金成本。此外，Mo含量過(guò)高會(huì)提高材料的強(qiáng)度，降低材料的塑性，尤其是鐵素體的塑性，因此本發(fā)明鋼中的鑰含量控制在3.5%以下。
[0031]銅銅是一種較弱的奧氏體形成元素，可以替代部分鎳。銅的加入可以提高雙相鋼在還原性酸中的耐腐蝕性，同時(shí)有利于提高耐縫隙腐蝕性能。更為重要的是，Cu是穩(wěn)定奧氏體的合金元素，可以降低奧氏體的冷加工硬化速率，從而提高材料的塑性；此外，Cu也可以一定程度上提高鐵素體組織的塑性。因此，本發(fā)明中須添加一定量的Cu。但是銅含量過(guò)高時(shí)不利于熱加工性能。因此本發(fā)明鋼中Cu含量控制在1.0%以下。
[0032]鎢鎢是本發(fā)明中可選元素之一。鎢在雙相鋼中的作用與鑰相似，可以提高鋼的耐腐蝕性能。鎢還可以降低奧氏體/鐵素體相界面的活性，抑制金屬間相的形成。但是鎢含量過(guò)高時(shí)反而促進(jìn)金屬間相生成。因此本發(fā)明鋼中鎢含量控制在0.5%以下。
[0033]硼硼也是本發(fā)明的可選元素之一。硼的加入主要是為提高雙相不銹鋼的熱加工性能。但B含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致雙相不銹鋼中形成B的化合物，嚴(yán)重降低材料的塑性和韌性。因此本發(fā)明中B含量控制在0.02 以下。
[0034]本發(fā)明的一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼的制造方法，包括以下步驟:
[0035]I)冶煉
[0036]按如下重量百分比冶煉:C0.01~0.06 %，S1.1~1.0 %，Mn0.1~1.0 %，Crl8.0 ~20.5%, Ν?2.0 ~4.0%，N0.1 ~0.18%, Mol.5 ~3.5%，CuO ~1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；PREN = 30~35，Md3(l/5(l = 60~100°C ;冶煉方法可選擇真空感應(yīng)冶煉，電爐一氬氧脫碳AOD或電爐一氬氧脫碳AOD —爐外精煉LF爐冶煉；
[0037]2)將鋼液進(jìn)行模鑄或連鑄，模鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50°C ;或采用連鑄方法，避免氮的逸出，連鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50°C，板坯拉速為0.8~2m/min ；
[0038]3)將模鑄坯或連鑄板坯放入加熱爐中加熱到1100~1250°C并保溫后，在鍛造生產(chǎn)線或熱軋機(jī)組上加工至所需規(guī)格，然后進(jìn)行退火或退火酸洗，其退火溫度控制在1030~1130。。。
[0039]進(jìn)一步，雙相不銹鋼還包括W和B中一種以上，W ^ 0.5%, B ^ 0.02%，以重量百分比計(jì)。
[0040]又，步驟3)后進(jìn)一步將熱軋退火后卷、板在冷軋機(jī)組加工至厚度小于2mm，然后進(jìn)行退火酸洗或光亮退火，退火溫度控制在1030~1130°C。
[0041]在冷加工過(guò)程中，材料會(huì)產(chǎn)生一定的形變馬氏體，馬氏體含量較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致加工困難、邊裂等缺陷。為保證材料順利加工及在加工后的性能，在較低溫度對(duì)其進(jìn)行馬氏體逆轉(zhuǎn)變退火，從而消除冷加工過(guò)程中產(chǎn)生的馬氏體。
[0042]對(duì)最相關(guān)專(zhuān)利分析可以看出，現(xiàn)有雙相不銹鋼的發(fā)展以經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼為代表，通常以Cr、Mn、N1、N等為主加元素，通過(guò)部分Mn和N取代Ni。為獲得較高的耐蝕性，必須提高Cr、Mo、N的含量。
[0043]中國(guó)專(zhuān)利CN101090988通過(guò)適當(dāng)?shù)?.5-4.5% Mn代替Ni，同時(shí)添加0.15-0.25%的N以及0.5-2.5%的Mo，使得耐蝕性達(dá)到316L的水平。
[0044]歐洲專(zhuān)利EP1867748A1為提高耐蝕性，將N含量提高至0.16-0.28%之間，同時(shí)將Cr含量提高至21 %以上，Mn含量則控制在2%以下，因此盡管Mo含量較低，其耐蝕性仍然能達(dá)到316L的水平。
[0045]美國(guó)專(zhuān)利US4798635則進(jìn)一步提高Cr含量，采用較低的N含量，從而達(dá)到良好的耐腐蝕性能。為進(jìn)一步提高耐蝕性能，需要進(jìn)一步提高M(jìn)o含量。
[0046]專(zhuān)利W02010/070202將Mo含量提高至0.5-2.5 %，同時(shí)將Cr含量提高至23 %以上，N含量提高至0.2% -0.35%，其耐蝕性能達(dá)到317L水平。
[0047]美國(guó)專(zhuān)利US6551420B1則將Mo含量提高至1.4-2.5，同時(shí)N含量控制在
0.14-0.35%，其耐腐蝕性能也能達(dá)到317的水平。但是迄今為止，還沒(méi)有專(zhuān)利在保持較高耐腐蝕性能的同時(shí)，獲得較高的塑性。
[0048]本發(fā)明為保證合金的耐腐蝕性能，將Mo含量控制在1.5~4.0%，Cr含量控制在18-20.5%, N含量控制在0.1-0.18%，并降低Mn含量，以保證PREN值(Cr% +3.3Mo%+30N% -Mn% )在30~35，從而使點(diǎn)蝕電位高于400mv ;重點(diǎn)在于為提高材料的塑性，將材料的 Md3Q/5Q(580-520C% -2Si% -16Mn% -16Cr% -23Ni% -300N% -26Cu% -1OMo% )控制在60~100°C，從而產(chǎn)生相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)，延伸率(薄板)達(dá)到40%以上。
[0049]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0050](I)將Mn含量控制到0.1~1.0%，降低過(guò)高的錳對(duì)耐腐蝕性能的不利影響；將0含量控制在18.0~20.5%，并將Mo含量提高至1.5%以上，將氮含量控制在0.1~0.18%,保證由公式(2)定義的PREN值在30~35之間，從而確保材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，尤其是耐點(diǎn)蝕性能。其CPT可達(dá)到25°C以上；
[0051](2)重點(diǎn)是對(duì)合金元素的總量進(jìn)行控制，使得按公式⑷定義的Md3自在60~100°c，從而利用奧氏體相向馬氏體相的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生較已有雙相不銹鋼更高的塑性；其冷軋薄板的延伸率可達(dá)到40%以上；
[0052](3)本發(fā)明雙相不銹鋼可利用現(xiàn)有的不銹鋼產(chǎn)線批量生產(chǎn)，具體制備方法為經(jīng)真空感應(yīng)爐、電爐-AOD爐冶煉或電爐-AOD-LF爐冶煉后澆鑄，在模鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50 V左右，并配合快速冷卻，或采用冷速較快的連鑄方法，避免氮的逸出，連鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50°C，板坯拉速為0.8~2m/min。因材料具有較好的熱塑性和冷加工性能，可進(jìn)行熱軋和冷軋卷、板等的生產(chǎn)。熱軋與冷軋的退火溫度控制在1030~1130°C之間。材料在冷軋過(guò)程中將產(chǎn)生形變馬氏體，為避免產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，可在冷軋中間過(guò)程采取馬氏體逆相變退火處理，退火溫度為300-700°C之間。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0053]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1合金金相組織照片。
[0054]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2合金進(jìn)行拉伸變形過(guò)程中馬氏體含量的變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例以電爐-AOD-連鑄-熱軋-退火酸洗-冷軋-退火酸洗的生產(chǎn)流程為例:將鉻鐵、鎳鐵以及廢鋼等加入電爐，與鐵水一起熔化，隨后將鋼液倒入AOD爐，在AOD爐內(nèi)進(jìn)行脫C、脫O、脫S和增N、控N的吹煉，當(dāng)冶煉成分達(dá)到要求時(shí)，將鋼液倒入中間包，并在立彎式連鑄機(jī)上進(jìn)行澆鑄。連鑄的過(guò)熱度為20~50°C，板坯拉速為0.8~2m/min。將連鑄板坯放入加熱爐加熱到1100~1250°C，在熱連軋機(jī)組上軋制到所需厚度后卷取。然后進(jìn)行連續(xù)退火酸洗，退火溫度控制在1030-1150°C，從而獲得接近1:1的鐵素體-奧氏體雙相結(jié)構(gòu)的組織與無(wú)氧化皮表面。最后將熱軋退火后的鋼卷冷軋至1.2_厚，再進(jìn)行退火及酸洗，以獲得高質(zhì)量的表面與理想的組織。在冷軋過(guò)程中因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生形變馬氏體，因此在進(jìn)行大壓下冷軋時(shí)，冷軋中間過(guò)程需進(jìn)行馬氏體逆相變退火處理。退火溫度為300-700°C，從而消除產(chǎn)生邊裂以及表面缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。冷軋完成后，為保證材料的性能，須進(jìn)行退火處理，退火溫度為1030~1150°C。
[0057]表1所示為依發(fā)明實(shí)施的合金的化學(xué)成分，表1同時(shí)給出了作為對(duì)比例的目前已開(kāi)發(fā)的雙相不銹鋼S32304，以及希望用本發(fā)明鋼種在部分領(lǐng)域進(jìn)行替代的S31600奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分。
[0058]實(shí)施例1的合金的金相組織如圖1所示。將試樣打磨并拋光后進(jìn)行電解腐蝕,腐蝕劑為40Gkoh+100mlH20,腐蝕電流0.3~0.8A/cm2,最后在金相顯微鏡下通過(guò)定量金相法對(duì)奧氏體比例進(jìn)行分析。圖中黑色組織為鐵素體，白色組織為奧氏體，奧氏體相約占48%。
[0059]實(shí)施例2拉伸過(guò)程中組織中馬氏體含量的變化如圖2所示。拉伸試樣按JIS-13B標(biāo)準(zhǔn)制造，在MTS-8 10拉伸機(jī)上依照GB/T228-2007拉伸，拉伸至預(yù)定的變形量后即停止并卸載，然后通過(guò)磁性儀測(cè)量拉伸前后磁性的變化，以此來(lái)確認(rèn)拉伸過(guò)程中是否產(chǎn)生馬氏體并大致確認(rèn)馬氏體含量的多少。圖2說(shuō)明在拉伸變形的過(guò)程中，部分奧氏體發(fā)生相變，生成了形變馬氏體，這是導(dǎo)致其塑性提高的關(guān)鍵原因。
[0060]表1單位:重量百分比
【權(quán)利要求】
1.一種具有高塑性及高耐蝕性的雙相不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:c0.0i~0.06%, S1.1 ~1.0%，Mn0.1 ~1.0%，Crl8.0 ~20.5%，Ni2.0 ~4.0%，N0.1 ~0.18%,Mol.5~3.5%, CuO~1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；且，PREN = 30~35，PREN =Cr% +3.3Mo% +30N% -Mn% !Md30750 = 60 ~100°C，Md3(l/5(l = 580-520C% -2Si% -16Mn% -16Cr%-23Ni % -300N% -26Cu% -1OMo %，不銹鋼由鐵素體與奧氏體兩相組成，其中奧氏體的含量體積比為40 %~60 %。
2.如權(quán)利要求1所述的具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼，其特征是，還包括W和B中一種以上，W^0.5%, B ^ 0.02%，以重量百分比計(jì)。
3.一種具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼的制造方法，其特征是，包括以下步驟: 1)冶煉 按如下成分重量百分比冶煉:C0.01~0.06 %, S1.1~1.0%，Mn0.1~1.0%，Crl8.0 ~20.5%, Ν?2.0 ~4.0%，N0.1 ~0.18%, Mol.5 ~3.5%，CuO ~1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；PREN = 30~35，Md30750 = 60~100°C ;冶煉方法選擇真空感應(yīng)冶煉，電爐一氬氧脫碳AOD或電爐一氬氧脫碳AOD —爐外精煉LF爐冶煉； 2)將鋼液進(jìn)行模鑄或連鑄，模鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50°C;或采用連鑄方法，連鑄時(shí)控制過(guò)熱度為20~50<€,板還拉速為0.8~2m/min ； 3)將模鑄坯或連鑄板坯放入加熱爐中加熱到1100~1250°C并保溫，在鍛造生產(chǎn)線或熱軋機(jī)組上加工至所需規(guī)格，然后進(jìn)行退火或退火酸洗，其退火溫度控制在1030~1130。。。
4.如權(quán)利要求3所述的具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼的制造方法，其特征是，雙相不銹鋼還包括W和B中一種以上，W^0.5%, B ^ 0.02%，以重量百分比計(jì)。
5.如權(quán)利要求3所述的具有高塑性與高耐蝕性的雙相不銹鋼的制造方法，其特征是，步驟3)后進(jìn)一步將熱軋退火后卷、板在冷軋機(jī)組加工至厚度小于2_，然后進(jìn)行退火酸洗或光亮退火，退火溫度控 制在1030~1130°C。
【文檔編號(hào)】C22C38/44GK104131229SQ201410274619
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】胡錦程, 江來(lái)珠, 宋紅梅, 張偉 申請(qǐng)人:寶鋼不銹鋼有限公司