CN103014525A - 一种高硅的双相不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高硅的双相不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。该含氮含硅双相不锈钢的成分及质量百分比：0<C≤0.06，Mn≤1.0，P≤0.03，S≤0.03，Cr：18.0~22.0，Ni：3.0~8.0，Si：1.6-4.5，Cu：0.5-2.0，N：0.1-0.3，Ce或Y：0.01-0.2，余量为Fe和不可避免的杂质。采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将稀土中间合金投入，即事先制备好Fe-Ce中间合金或Fe-Y中间合金；经综合配料熔制后，浇注成型，再经热锻和固溶处理，最终制得含氮含硅高性能双相不锈钢，该含硅双相不锈钢低成本且具有良好力学与耐腐蚀性能。

Description

一种高硅的双相不锈钢及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种高硅高性能双相不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

随着我国国民经济持续快速发展和人民生活水平的提高，不锈钢的表观消费量急剧增长。不锈钢的主要合金成分是镍、铬和钼等，其中镍和钼为较昂贵的金属，LME-Ni和60钼铁每吨价格（含税）基本都在十几万以上波动，高位达40余万每吨。我国是一个缺镍、少钼、贫铬且不锈钢废钢资源匮乏的国家，不锈钢产量的快速提升，原料如镍、铬和钼资源的供给已成为突出的问题。尤其自2004年以来，由于不锈钢价格受镍价和钼价等的持续高走和波动，已对不锈钢生产企业和市场产生了巨大的冲击，为了降低成本和减少原材料价格波动对不锈钢市场的影响，迫使不锈钢生产企业和下游用户转向含镍钼低或不含镍钼的经济型双相不锈钢或铁素体不锈钢新产品研发和生产。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，也促进了含氮双相不锈钢的开发，如2205钢其氮含量在0.15%左右。氮的加入不仅提高了钢的耐局部腐蚀性能，而且解决了不锈钢的焊接问题，使双相不锈钢成为一种可焊接的结构材料，大大拓展了双相不锈钢的应用范围。双相不锈钢由奥氏体和铁素体组成，双相不锈钢的主要成分是铬、镍、钼；为了降低成本，降低钢中镍的含量，可采用添加氮等合金元素；降低钢中的铬含量，可以添加硅等合金元素。因此，近年来经济型双相不锈钢得到了较快的发展，本发明正是在这样背景下，经过科研人员的设计和反复试验，发明了一种含硅氮的经济型高性能双相不锈钢。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种低成本且具有良好力学与耐腐蚀性能的高硅经济型双相不锈钢合金材料。

   本发明的含氮高硅经济型双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：

0<C≤0.06%，Mn≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：18.0-22.0%，Ni：3.6-8.0%，Si：1.6-4.5%，Cu：0.5-2.0%，N：0.1-0.3%，Ce或Y：0.01-0.2%，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述合金中还含有Mo、W中的至少一种，其含量为0.5-2.5%。

    本发明含氮高硅经济型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，在浇铸前将稀土中间合金投入，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，最终制得含氮含硅经济型双相不锈钢合金材料。该成分范围内的钢在850～1250℃范围均为双相区，奥氏体含量约在40～60％变化，经一定固溶处理，室温的拉伸断裂强度在700～1100Mpa范围，屈服强度在450～700Mpa范围，断裂延伸率大于30％。

本发明的机理如下所述：

   根据氮可以扩大奥氏体区的原理，大量实验研究发展，添加适量的氮可以替代部分镍达到稳定奥氏体相目的，从而降低贵重镍的用量，同时氮也能提高耐蚀性；硅作为强烈的铁素体形成元素，可以代替金属铬，增加该发明的双相不锈钢的耐蚀和抗氧化性，同时在该发明中对于调整两相比例有着重要的作用。

具体实施方式

    现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

    本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

        Cr                         19.8%

        Ni                        4.7%

        Cu              0.8%

Si              2.3%

        N                                0.16%

        Mn               0.5%

        C                                0.026%

        稀土Ce               0.10%

S               0.005％

P              0.011％

Fe                             余量

    采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将事先制备好的稀土中间合金投入。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得含氮硅的经济型双相不锈钢合金材料。铸态经热锻和固溶处理后，其室温拉伸断裂强度大于750MPa，屈服强度大于500MPa，断裂延伸率大于30％。

实施例2

    本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下：

        Cr                             20.1%

        Ni                            5.9%

        Cu              1.4%

        Si                             3.5%

Mn              0.5%

N                                    0.14%

        C                                    0.025%

        稀土Ce                   0.10%

S                0.004%

P                0.010%

Fe                          余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将事先制备好的稀土中间合金投入。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得含氮硅的经济型双相不锈钢合金材料。铸态经热锻和固溶处理后，其室温拉伸断裂强度大于750MPa，屈服强度大于550MPa，断裂延伸率大于30％。

实施例3

    本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下：

        Cr                             21.2%

        Ni                7.5%

        Si                4.1%

        Cu               1.80%

 Mn               0.6%

N                                     0.15%

        C                                     0.027%

        Mo               1.0%

稀土Ce                      0.10%

S                 0.004%

P                 0.010%

Fe                                余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将事先制备好的稀土中间合金投入。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得含氮硅的经济型双相不锈钢合金材料。铸态经热锻和固溶处理后，其室温拉伸断裂强度约为800MPa，屈服强度大于500MPa，断裂延伸率大于30％。

该类含硅氮的经济型双相不锈钢材料具有优异的热加工性，同时其抗蚀能力与奥氏体316系列大致相当，而力学性能远高于奥氏体316，可以用作汽车、一般器械工程等方面，是替换316系列的最佳候选材料，而其原材料成本只有奥氏体316的近一半，因此可以大幅度降低原材料成本和减少材料用量，这对可持续发展资源节约型社会具有重要意义。另外，该材料在900～1300℃内具有较好的热加工性，同时具有优异的冷加工性能。

Claims (3)

1.一种高硅的双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：0<C≤0.06%，Mn≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：18.0-22.0%，Ni：3.6-8.0%，Si：1.6-4.5%，Cu：0.5-2.0%，N：0.1-0.3%，Ce或Y：0.01-0.2%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高硅双相不锈钢，其特征在于该双相不锈钢中以质量百分比计，还含有Mo、W中的至少一种，其含量为0.5-2.5%。

3.一种高硅的双相不锈钢的制备方法，其特征在于：采用常规的熔炼工艺方法，在浇铸前将稀土中间合金投入，稀土中间合金选用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%；经配料熔制后，浇注成型，再经热锻和固溶处理，最终制得高硅的双相不锈钢。