CN103602914A

CN103602914A - 一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢

Info

Publication number: CN103602914A
Application number: CN201310568729.4A
Authority: CN
Inventors: 徐裕来; 李昆坊; 肖学山; 冉庆选; 李钧; 谢耀平
Original assignee: XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Current assignee: XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.06%，Cr：19.5-22.5%，Ni：3.6-5.0%，Mo：1.5-2.5%，V：0.05-0.5%，N：0.15-0.25%，Si≤1.5%，Mn≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Ce或Y：0.01-0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。该双相不锈钢生产成本低，组织稳定，具有良好的力学和耐腐蚀性能。

Description

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢

技术领域

本发明涉及一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢合金材料，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

钢铁工业为我国国民经济的快速发展并使我国成为世界制造业大国做出了巨大贡献，也成为我国的支柱性主导产业。钢铁产品的国内市场满足率基本上在98%以上。近十来年在电工钢、汽车用钢、管线钢等重要产品的供给方面取得了显著突破，强有力地支撑了我国制造业的快速持续发展，同时也保障了国家重点工程建设的顺利实施。我国不锈钢技术水平明显提升，完全能满足国际市场需求，2009年起我国由净进口国变为净出口国，近两年净出口量超过100万吨。1990年后LME镍价格波动巨大，原料成本的波动极大的影响着不锈钢价格和生产成本。然而镍原料及铬原料成本占原料成本的绝大部分，并且我国是一个镍和铬资源缺乏的国家，依赖进口。因此，不锈钢行业正积极地向物美价廉的现代经济型双相不锈钢和铁素体不锈钢方向发展。

双相不锈钢是由铁素体相和奥氏体相组成，兼具铁素体钢和奥氏体钢的特性：具有较高的抗拉强度和屈服强度，良好的导热性、加工性和焊接性，较低的线膨胀系数和焊接热裂倾向，同时具有优良的耐应力腐蚀和腐蚀疲劳抗力等。与传统不锈钢相比，低镍的经济型双相不锈钢具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，通过加入一定量的氮元素来稳定奥氏体，以获得稳定的相比例使得双相不锈钢保持优异的综合性能。因此，随着AOD、VOD等冶炼技术的提高，近年来经济型双相不锈钢取得了长足发展。双相不锈钢的性能与铁素体相和奥氏体相的比例有着密切关系，而此相比例在很大程度上又取决于双相不锈钢的成分和热处理工艺。一般情况下，随着热处理温度的提高，铁素体相含量增加，在高温时双相不锈钢的组织会转化为单一的铁素体组织。例如：20世纪60年代瑞典著名的3RE60为代表的第一代Cr18型双相不锈钢，焊接及成型性能良好，但是焊接热影响区易出现单相铁素体组织，导致耐应力腐蚀及晶间腐蚀性能下降；又如宝钢开发的超低碳Cr25系列双相不锈钢中，铁素体相含量随着热处理温度的提高而显著增加，这种铁素体相含量随加工热处理温度的提高而提高，甚至高温时双相组织转化为单相铁素体组织都对双相不锈钢的热加工和腐蚀性能有不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组织稳定的经济型高性能铁素体相-奥氏体相双相不锈钢。

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.06%，Cr：19.5-22.5%，Ni：3.6-5.0%，Mo：1.5-2.5%，V：0.05-0.5%，N：0.15-0.25%，Si≤1.5%，Mn≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Ce或Y：0.01-0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。

在750-1250 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为56-68%。

其室温拉伸断裂强度为890-960 MPa，屈服强度为540-600 MPa，断裂延伸率在56%以上。

在750-1080 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为56-58%。

在1080-1250 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为58-68%。

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢的生产工艺，采用传统常规的熔炼工艺方法，经配料熔炼后，投入稀土中间合金Fe-Ce或Fe-Y合金，浇铸成型，再经热锻和固溶处理。

Fe-Ce合金中Ce的质量百分含量为23%，Fe-Y合金中Y的质量百分含量为13.5%。

本发明的机理如下所述：钒在钢中非常容易与碳和氮形成碳化物和氮化物，在钢中主要以钒的氮碳化物形式存在。一方面：钒等碳化物和氮化物随着固溶处理温度的升高有一定的溶解量，V（C，N）更容易溶于奥氏体相中，因此溶于奥氏体相中的微量合金元素提高了奥氏体相的高温稳定性，一定程度上阻碍了铁素体相向奥氏体相的转变；另一方面：氮是强奥氏体相形成元素，氮化钒逐渐分解，分解后的氮元素进入奥氏体相中参与稳定或者形成奥氏体相。因此，氮化钒溶解后释放出的氮增强了双相不锈钢中奥氏体相的形成能力。从而形成了随固溶温度的升高，铁素体相和奥氏体相的含量几乎恒定不变的现象，组织非常稳定，这对双相不锈钢热加工性能的改善是非常有利的。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明生产成本低，组织稳定，具有良好的力学和耐腐蚀性能。在750-1250 °C内具有较好的热加工性，同时具有优异的加工性能，其耐腐蚀性能与316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能相当，而力学性能远高于316L奥氏体不锈钢的力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，具有如下的成分及质量百分比：

Cr 19.7%， Ni 3.8%， V 0.10%， Mo 1.72%， N 0.21%，

Mn 0.80%， C 0.023%，稀土Ce 0.10%， Si 0.4%， S 0.004%，P 0.009%，B 0.001%， Fe 余量。

采用传统常规的熔炼工艺方法，经综合计量计算和配料熔炼后，浇铸前将稀土中间合金Fe-Ce直接投入，浇铸成型，最终制得组织稳定的经济型双相不锈钢合金材料。经热锻和固溶处理后，其室温屈服强度大于550 MPa，拉伸断裂强度大于890 MPa，断裂延伸率大于56%。

实施例2：

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，具有如下的成分及质量百分比： Cr 20.2%， Ni 3.6%， V 0.23%， Mo 1.76%， N 0.20%，Mn 0.81%， C 0.021%，稀土Y 0.10%， Si 0.5%， S 0.003%，P 0.010%， B 0.001%， Fe 余量。

采用传统常规的熔炼工艺方法，经综合计量计算和配料熔炼后，浇铸前将稀土中间合金Fe-Y直接投入，浇铸成型，最终制得组织稳定的经济型双相不锈钢合金材料。经热锻和固溶处理后，其室温屈服强度大于560 MPa，拉伸断裂强度大于920 MPa，断裂延伸率大于59%。

实施例3：

一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，具有如下的成分及质量百分比： Cr 21.3%， Ni 3.7% ， V 0.31%， Mo 1.70%， N 0.19%，Mn 0.75%， C 0.025%，

稀土Ce 0.10%， Si 0.4%， S 0.003%， P 0.008%， B 0.002%，Fe 余量。

采用传统常规的熔炼工艺方法，经综合计量计算和配料熔炼后，浇铸前将稀土中间合金Fe-Ce直接投入，浇铸成型，最终制得组织稳定的经济型双相不锈钢合金材料。经热锻和固溶处理后，其室温屈服强度大于560 MPa，拉伸断裂强度大于940 MPa，断裂延伸率大于59%。

该类在750-1250 °C温度范围内组织稳定的经济型高性能双相不锈钢大幅度降低了原材料成本和减少了达到同等性能时所需材料的用量。它在750-1250 °C内具有较好的热加工性，同时具有优异的加工性能，其耐腐蚀性能与316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能相当，而力学性能远高于316L奥氏体不锈钢的力学性能。该经济型高性能双相不锈钢是一种极具成本效益的工程材料，可以用于石油化工、运输业、造纸、建筑等几大领域，是替换316L奥氏体不锈钢的最佳候选材料。

实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。

Claims

1.一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：C≤0.06%，Cr：19.5-22.5%，Ni：3.6-5.0%，Mo：1.5-2.5%，V：0.05-0.5%，N：0.15-0.25%，Si≤1.5%，Mn≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Ce或Y：0.01-0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于：在750-1250 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为56-68%。

3.根据权利要求2所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于：其室温拉伸断裂强度为890-960 MPa，屈服强度为540-600 MPa，断裂延伸率在56%以上。

4.根据权利要求1所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于：在750-1080 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为56-58%。

5.根据权利要求1所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢，其特征在于：在1080-1250 °C温度范围内其为铁素体相-奥氏体相两相组织，且铁素体相的含量为58-68%。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢的生产工艺，其特征在于：采用传统常规的熔炼工艺方法，经配料熔炼后，投入稀土中间合金Fe-Ce或Fe-Y合金，浇铸成型，再经热锻和固溶处理。

7.根据权利要求6所述的一种组织稳定的经济型高性能双相不锈钢的生产工艺，其特征在于：Fe-Ce合金中Ce的质量百分含量为23%，Fe-Y合金中Y的质量百分含量为13.5%。