CN102296248B - 一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比：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%，其余为铁。其制备方法为：采用稀土中间合金；所述Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%，Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15%；在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入法；经综合配料熔制后，浇注成型，最终制得所述合金材料。

Description

一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种双相钼钨不锈钢合金材料及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。
背景技术
双相钨不锈钢由奥氏体和铁素体组成。钨和钼都是铁素体形成元素，但钨耐高温，在钢中会与碳形成碳化钨，提高钢的强度。此外，钨可以加强钢的断面组织细微化，提高钢的淬火温度，抵抗回火软化，还可以降低淬火时钢中的晶粒生长的趋势。钨对材料组织和耐腐蚀性能也有明显影响。元素周期表中，钨和钼属于同一族元素，一般认为钨的有效作用同钼相仿。钨可以有效提高双相不锈钢的耐缝隙腐蚀性能，含2%W 的超级双相不锈钢。S39274 在海水环境的耐缝隙腐蚀能力与含6%Mo 的奥氏体不锈钢S31254相媲美。含钨的S39274 钢的临界缝隙腐蚀温度可达到90℃，不含钨的S31260 钢大约只有55℃。通过适当的铬、镍、钨，氮等的比例配合，以及成熟的热处理工艺，可以在提高钨，降低钼的同时得到理想的相比例，这样不但能获得较高的力学性能、腐蚀性能的新钢种，且降低了sigma相的析出趋势。
此外，由于近年来金属钼的价格大约为钨的两倍，且中国是产钨大国，降低不锈钢中钼的含量有利于维持不锈钢市场的稳定。所以科研人员在提高不锈钢的性能的同时保持不锈钢市场的稳定这方面做了大量的探索。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种低成本且具有良好耐腐蚀性和热加工性的一种双相钨不锈钢合金材料及其制备方法。
   所述的双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比分别如下：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。
该合金材料得制备方法为：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，即事先制备好需用的中间合金；中间合金由铁和稀土金属组成，选用Fe-Ce或Fe-Y中间合金；两者的组成分别为：Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%；Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15%；经综合配料熔制后，浇注成型，最终制得以钨代钼经济型双相不锈钢合金材料。该成分范围内的钢在800～1200℃范围均为双相区，奥氏体含量约在50～60％变化，室温的拉伸断裂强度在735～800Mpa范围，屈服强度在600～700Mpa范围，断裂延伸率在39～50％范围，失重率在5.179g/m2 h以下。
    根据钨可以代替钼在钢中的作用原理，大量试验研究发展，用适量的廉价且资源丰富的钨可以稳定双相钢中的铁素体，从而降低贵重钨的用量；同时向该双相不锈钢合金中加入稀土Ce或Y后，合金中的硫含量大大降低或形成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，从而有效地改善了钢的高温热塑性。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种双相钨不锈钢合金材料，所述双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比分别如下：
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。
实施例1
    一种双相钨不锈钢合金材料，所述双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比分别如下：
C：0.030%， S：0.0023％，Si：0.463%， P：0.010%， Cr：20.0%， W：0.5%,Ni：1.0%， N：0.20%， B：0.001%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
    该合金得制备方法为：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，最终制得高氮超低镍超级双相不锈钢合金材料。铸态经热锻、热轧，之后1050℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于760MPa，屈服强度大于640MPa，断裂延伸率大于43.44％,失重率在5.179 g/m2 h以下。
实施例2
  一种双相钨不锈钢合金材料，所述双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比分别如下：
C：0.04％，S：0.0071％，Si：0.651％，P：0.013％，Cr：21.6%， W：0.9 %,Ni：2.0％，N：0.25%， B：0.006%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
该合金得制备方法为：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。铸态经热锻、热轧，之后1050℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于735MPa，屈服强度大于650MPa，断裂延伸率大于39％, 失重率在3.096 g/m2 h以下。
实施例3
一种双相钨不锈钢合金材料，所述双相钨不锈钢合金材料的组分及其质量百分比分别如下：
C：0.05％，S：0.01％，Si：1.0％，P：0.015％，Cr：23.0%， W：1.5%,Ni：3.0％，N：0.30%， B：0.01%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
   该合金得制备方法为： 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。铸态经热锻、热轧，之后1050℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于735MPa，屈服强度大于640MPa，断裂延伸率大于39％，失重率在5.179 g/m2 h以下。

Claims (6)

1.一种双相钨不锈钢合金材料，其特征在于：所述双相钨不锈钢合金的组分及其质量百分比分别如下：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。
2.一种双相钨不锈钢合金材料，其特征在于：所述双相钨不锈钢合金的组分及其质量百分比分别如下：C：0.030%， S：0.0023％，Si：0.463%， P：0.010%， Cr：20.0%， W：0.5%,Ni：1.0%， N：0.20%， B：0.001%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
3.一种双相钨不锈钢合金材料，其特征在于：所述双相钨不锈钢合金的组分及其质量百分比分别如下： C：0.04％，S：0.0071％，Si：0.651％，P：0.013％，Cr：21.6%， W：0.9 %,Ni：2.0％，N：0.25%， B：0.006%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
4.一种双相钨不锈钢合金材料，其特征在于：所述双相钨不锈钢合金的组分及其质量百分比分别如下： C：0.05％，S：0.01％，Si：1.0％，P：0.015％，Cr：23.0%， W：1.5%,Ni：3.0％，N：0.30%， B：0.01%，稀土Ce或Y：0.005%～0.20%，其余部分为铁。
5.权利要求1-4所述的双相钨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稀土中间合金投入法，预先制备好需用的中间合金；中间合金由铁和稀土金属组成，选用Fe-Ce或Fe-Y中间合金；经综合配料熔制后，浇注成型，最终制得以钨代钼的高性能经济型双相不锈钢合金材料。
6.根据权利要求5所述的双相钨不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：所述的 Fe-Ce中间合金的Ce的质量百分含量为23.5%；所述的Fe-Y中间合金的Y的质量百分含量为15%。
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