CN100457951C - 高氮无镍超级双相不锈钢合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料及其制备方法，属钢铁合金材料制备工艺技术领域。本发明一种含稀土金属高氮无镍超级双相不锈钢合金材料的组成及其重量百分比为：C：0-0.03，Cr：24-26，Mn：14-20，Mo：2.0-4.0，N：0.30-0.55，Re(Ce或Y)：0.05-0.2，Si≤1.0%，S≤0.01%，P≤0.02%，Ca≤0.015%，B≤0.01%，其余为Fe。满足上述成分范围的含稀土高氮无镍超级双相不锈钢合金材料，具有优良的耐蚀性，孔蚀抗力当量值大于40(PRE＝Cr%+3.3Mo%+16N%)，并且适量稀土(铈或钇)、硼和钙的加入有效改善了其热加工性，在1000℃-1300℃内具有较好的热加工性，在高温热加工过程中不出现开裂问题，是一种具有潜在广泛用途的低成本高氮无镍超级双相不锈钢合金材料。

Description

高氮无镍超级双相不锈钢合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢含金材料及其制备方法，属钢铁合金材料制备工艺技术领域。

背景技术

双相不锈钢由奥氏体和铁素体组成，其发展已有近80年历史。二十世纪六十年代初，电炉炼出了超低碳不锈钢，从而解决了第一代双相不锈钢的晶间腐蚀问题。相不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，而其中镍是最昂贵的，为了降低成本，降低钢中镍的含量，可采用增加锰和氮的含量。镍含量的降低可以减少原材料价格波动对不锈钢市场的影响。因此，二十世纪七十年代初期，随着AOD、VOD精炼工艺的发展，尤其是AOD炉中能够控制氮的加入，从而促进了第二代含氮双相不锈钢的开发如2205(其氮含量为0.15％左右)。氮的加入不仅提高了钢的局部腐蚀性能，而且解决了不锈钢焊接问题，使双相不锈钢成为一种可焊接的结构材料，大大拓宽了双相不锈钢的应用范围。同时，双相钢中钼和铬元素含量高，因而具有很好的抗局部腐蚀能力。同时由于双相钢比奥氏体钢强度高一倍，使用双相钢可以减轻重量。目前一些发达国家已经使用双相钢作为棒梁结构和沿海地区建筑钢筋。到十二世纪八十年分末期，随着冶金技术的进一步发展和成本的降低，氮的加入能够精确控制，出现第三代低镍高氮超级双相不锈钢如UN32750，其含氮量在0.25～0.35％左右，含镍量为6～8％，但不含稀土金属。近年来，由于金属镍价格进一步飞速上涨，为了降低成本，研究人员在这方面作了不少的研究工作，提出了低镍或无镍的双相不锈钢成分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本且具有良好的耐蚀性和热加工性的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料。

本发明一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料，其特征在于，该不锈钢合金材料的组成及其重量百分比为：

Cr        24～26％，

Mn        14～20％，

Mo        2.0～4.0％，

N         0.30～0.55％，

C         0.01～0.03％，

稀土Ce或Y 0.05～0.2％，

Si    ≤  1.0％，

S     ≤  0.01％，，

P     ≤  0.02％，

0＜B≤    0.01％，

Fe        余量。

本发明一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入法，中间合金为铁-稀土合金，即Fe-Ce合金或Fe-Y合金；Fe-Ce合金中的Ce含量为23.5wt％，Fe-Y合金中的Y含量为15wt％；按上述原料配方事先准备好的中间合金，经换算计算各成分的用量，配制成混合料，放置于坩埚中进行熔炼，最后浇注成型，制成双相不锈钢合金材料。

经试验研究，并根据锰和氮可以替代镍和稀土在钢中的作用原理，发现用适量的廉价锰和氮可以稳定双相钢中的奥氏体，从而不使用贵重的镍；同时向双相不锈钢合金中加入稀土金属铈或钇后，合金中的硫含量大大降低，或形成了高熔点的稀土硫化物弥散于基体中，避免了低熔点硫化物存在于相界上，从而有效地改善了其高温热塑性。

本发明的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料具有优良的耐蚀性、孔蚀能力高量值大于40；在1000～1300℃内具有较好的热加工性，而且具有较好的物理机械性能，故是一种具有发展前景和潜在用途的低成本的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料。

具体实施方式

现将本发明的其体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例中，双相不锈钢合金材料的组成及其重量百分比如下：

Cr        25％

Mn        18％

Mo        3.5％

N         0.40％

C         0.01％

稀土Ce    0.105％

Si        0.8％

S         0.008％

P         0.01％

B         0.005％

Fe        余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法，即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Ce的合金，Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得高氮超低镍超级双相不锈钢合金材料，其孔蚀抗力当量值为42.95。

实施例2

本实施例中，双相不锈钢合金材料的组成及其重量百分比如下：

Cr        25％

Mn        16％

Mo        3.5％

N         0.45％

C         0.01％

稀土Y     0.105％

Si        0.6％

S         0.007％

P         0.01％

B         0.005％

Fe        余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法。即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Y的合金，Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得高氮低镍双相不锈钢合金材料，其孔蚀抗力当量值为43.75。

从以上实施例得知，材料的孔蚀抗力当量值比一般双相钢大。另外，该材料1000～1300℃内具有较好的热加工性。

Claims (2)

1.一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料，其特征在于，该不锈钢合金材料的组成及其重量百分比为：

Cr            24～26％，

Mn            14～20％，

Mo            2.0～4.0％，

N             0.30～0.55％，

C             0.01～0.03％，

稀土Ce或Y     0.05～0.2％，

Si   ≤       1.0％，

S    ≤       0.01％，，

P    ≤       0.02％，

0＜B≤        0.01％，

Fe            余量。

2.权利要求1所述的一种含稀土金属的高氮无镍超级双相不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于，采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入法，中间合金为铁-稀土合金，即Fe-Ce合金或Fe-Y合金；Fe-Ce合金中的Ce含量为23.5wt％，Fe-Y合金中的Y含量为15wt％；按上述原料配方事先准备好的中间合金，经换算计算各成分的用量，配制成混合料，放置于坩埚中进行熔炼，最后浇注成型，制成双相不锈钢合金材料。