CN103173687A - 一种无镍经济型双相不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无镍经济型双相不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。该双相不锈钢的成分及质量百分比：C≤0.03%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：17.0～18.0%，Mn：10～14%，Si≤1.0%，Mo：1～3%，N：0.2～0.35%，W≤1%，B：0.001～0.01%，Ca：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。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，经热锻、合适的固溶处理，最终制得经济型双相不锈钢。

Description

一种无镍经济型双相不锈钢及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种无镍经济型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

双相不锈钢是指其组织由奥氏体相和铁素体相组成的不锈钢。双相不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，其中镍在双相不锈钢中的主要作用是形成和稳定奥氏体相。金属镍是我国的稀缺资源，其价格高且市场波动大，因此对不锈钢市场的影响也很大。为了降低成本，可采用同样是奥氏体形成和稳定元素的氮和锰等合金元素来代替钢中的镍元素，其中氮对不锈钢不但有间隙固溶强化作用，而且具有提高不锈钢耐点蚀和缝隙腐蚀的作用。随着AOD、VOD精炼工艺的发展，尤其是AOD，熔炼过程中已经能够精确控制氮的加入。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，大大拓宽了双相不锈钢的应用范围。通过适当调整合金元素的配比，即提高锰和氮的含量来代替贵金属元素镍，同时结合适当的热处理工艺，可以得到理想的相比例。这样不仅提高了双相不锈钢的力学性能，而且使双相不锈钢的耐蚀性能也保持了相当的水平。由于双相不锈钢比奥氏体不锈钢强度高一倍，因此使用双相不锈钢可以大大减轻结构件的重量，从而进一步降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的具有优良耐腐蚀性的无镍经济型双相不锈钢。

本发明的无镍经济型双相不锈钢合金材料，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.03%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：17.0～18.0%，Mn：10～14%， Si≤1.0%，Mo：1～3%，N：0.2～0.35%，W≤1%，B：0.001～0.01%，Ca：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。

本发明的无镍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，经热锻、合适的固溶处理，最终制得经济型双相不锈钢。该成分范围内的钢在850～1300℃范围均为双相区，奥氏体含量约在30～70%变化，经热锻和一定温度固溶处理，室温的拉伸断裂强度在850～1100Mpa范围，σ_0.2在500～750Mpa范围，断裂延伸率在20～70%范围。本发明的无镍经济型双相不锈钢与奥氏体不锈钢300系列相比，具有相当的耐蚀性能、更为优异的力学性能和低的合金成本，可作为奥氏体不锈钢300系列的替换材料。

本发明的机理如下所述：

根据锰和氮是奥氏体形成和稳定元素的作用原理，采用适量的廉价锰和氮可以有效的稳定双相不锈钢中的奥氏体组织，代替镍从而减少金属镍的使用含量，进而达到降低成本的目的。同时，向双相不锈钢中加入稀土元素Ce和Y后，大大降低合金中的硫含量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析出于相界或晶界上，从而有效改善了双相不锈钢的高温热塑性。

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，采用经济型双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         17.3%

Mn             11.4%

C                                0.022%

Si              0.54%

Mo             1.1%

W              0.78%

N              0.25%

稀土Ce               0.10%

S               0.003%

P               0.007%

B               0.001%

Ca              0.007%

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。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，经热锻和适当的固溶处理，最终制得无镍双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于850MPa，σ_0.2大于500MPa，断裂延伸率大于30%。

实施例2

    本实施例中，采用经济型双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         17.6%

Mn             12.3%

C                                0.024%

Si              0.61%

Mo             1.5%

W              0. 81%

N              0.28%

稀土Y                0.10%

S               0.004%

P               0.007%

B               0.001%

Ca              0.007%

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。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，经热锻和适当的固溶处理，最终制得无镍双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于850MPa，σ_0.2大于500MPa，断裂延伸率大于30%。

实施例3

    本实施例中，采用经济型双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         17.8%

Mn             12.9%

C                                0.023%

Si              0.64%

Mo             2.1%

W              0. 84%

N              0.31%

稀土Ce               0.10%

S               0.005%

P               0.008%

B               0.001%

Ca              0.007%

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。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，经热锻和适当的固溶处理，最终制得无镍双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于850MPa，σ_0.2大于500MPa，断裂延伸率大于30%。

该类双相不锈钢材料具有优良的耐蚀性能，同时具有优良的塑性。其耐蚀性能和奥氏体不锈钢300系列相当，而力学性能则优于300系列，因此可作为奥氏体不锈钢300系列的替换材料。该材料在850～1300℃内具有较好的热加工性，同时具有优异的冷加工性能。就合金元素成本而言，本发明的无镍经济型双相不锈钢比奥氏体不锈钢304低20%以上，比奥氏体不锈钢316低40%以上。

Claims (2)

1.一种无镍经济型双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.03%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr：17.0～18.0%，Mn：10～14%， Si≤1.0%，Mo：1～3%，N：0.2～0.35%，W≤1%，B：0.001～0.01%，Ca：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。

2.按权利要求1所述的经济型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，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入，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，经热锻、合适的固溶处理，最终制得经济型双相不锈钢。