CN103643144A - 一种节镍型超级双相不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节镍型超级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：30.0～34.0%，Mn：10～16%，Ni≤4.0%，Si≤1.0%，Mo：2～3%，N：0.5～0.8%，W：1～3%，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、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得超级双相不锈钢。

Description

一种节镍型超级双相不锈钢及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种节镍型超级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、锰等合金元素来替代贵金属镍。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，从而促进了含氮双相不锈钢的开发，如UNS S2205(其氮含量0.14~0.20 %，镍含量4.5~6.5 %)。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，在一些特殊的工业领域如石油化工、造纸、化肥、制盐、造船等行业具有很好的应用前景。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，可以得到理想的组织状态。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，从而进一步降低使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异耐腐蚀性的节镍型超级双相不锈钢合金材料。

本发明的节镍型超级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：30.0～34.0%，Mn：10～16%，Ni≤4.0%，Si≤1.0%，Mo：2～3%，N：0.5～0.8%，W：1～3%，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。

本发明的具有优异耐腐蚀性的节镍型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，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，最终制得具有优异耐腐蚀性的节镍型超级双相不锈钢。该成分范围内的钢在800～1300℃范围均为双相区，奥氏体含量约在30～70%变化，室温拉伸断裂强度在900～1100Mpa范围，σ_0.2在650～850Mpa范围，断裂延伸率在25～50%范围，点蚀电位大于1000mV。

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，通过大量实验研究发现，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，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。

本发明的效果：利用锰和氮代替镍元素后，不但降低了材料的合金成本，而且由于氮元素的作用，材料的力学性能和耐蚀性能均得到保持或提高。

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，采用超级双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         31.9%

Ni                        3.3%

Mn                  11.1%

C                           0.026%

Si                   0.64%

Mo                 2.2%

W                  1.48%

N                   0.58%

稀土Ce            0.10%

S               0.004%

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，经热锻和冷轧，再经适当的固溶处理，最终制得超级双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于900MPa，屈服强度大于650MPa，断裂延伸率大于25%，点蚀电位大于1000mV。

实施例2

    本实施例中，采用超级双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         32.3%

Ni                        3.1%

Mn             12.3%

C                                0.027%

Si              0.74%

Mo             2.4%

W              2.03%

N              0.65%

稀土Ce               0.10%

S               0.005%

P               0.007%

B               0.002%

Ca              0.006%

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，经热锻和冷轧，再经适当的固溶处理，最终制得超级双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于900MPa，屈服强度大于650MPa，断裂延伸率大于25%，点蚀电位大于1000mV。

实施例3

    本实施例中，采用超级双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr                         32.9%

Ni                        3.1%

Mn             13.2%

C                                0.025%

Si              0.69%

Mo             2.30%

W              2.47%

N               0.71%

稀土Y                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，经热锻和冷轧，再经适当的固溶处理，最终制得超级双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于900MPa，屈服强度大于650MPa，断裂延伸率大于25%，点蚀电位大于1000mV。

该类双相不锈钢材料具有优异的耐蚀性能，同时具有优良的塑性，可以用于一些特殊的环境苛刻的工业领域，如纸浆和造纸工业、化学加工工业、食品和饮料工业、运输业、海洋油气工业以及建筑行业等方面，可以大幅度降低原材料成本和减少材料用量。另外，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。

Claims (2)

1.一种节镍型超级双相不锈钢，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：30.0～34.0%，Mn：10～16%，Ni≤4.0%，Si≤1.0%，Mo：2～3%，N：0.5～0.8%，W：1～3%，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所述的超级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、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得超级双相不锈钢。