CN106591735B - 一种超级双相不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超级双相不锈钢及其制备方法，其化学组成按重量百分比计为：C≤0.03；Cr 24.00～26.00；Ni 6.00～8.00；Mo 3.00～4.00；N 0.20～0.30；Cu 0.50～1.00；W 0.50～1.00；Si≤1.00；P≤0.030；S≤0.010；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明在常温(25℃)下拉伸，横向性能，抗拉强度Rm≥750Mpa；屈服强度Rp0.2≥550Mpa；伸长率A≥25％。本发明的棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒，钢棒具有较高的抗拉强度、屈服强度和较高的伸长率，在使用过程中不易出现断裂的不良情况，具有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

Description

一种超级双相不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及双相不锈钢的制备方法，尤其涉及一种超级双相不锈钢及其制备方法。
背景技术
在特殊的化工技术领域，双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低，也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近些年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。
公开号为CN101346486A的中国专利公布了其Ti-N具有较好的韧性。虽然，所得合金的屈服强度较好，但拉伸强度、伸长率不够理想。
一般而言，特殊化工环境的供给常受限制，价格也较高，如何用拉伸性能优秀的超级双向性能不锈钢，是本领域人员的重点研究方向之一。
发明内容
本发明的目的之一是开发出使用拉伸性能优异的双相不锈钢，主要是纵向拉伸的力学性能更强，拉伸强度大，不易出现断裂；本发明的另一目的是解决其有更好的使用性能的制备工艺；本发明还有一个目的在于提供所得双相不锈钢的处理工艺，尤其是在成品钢棒上的实验数据。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超级双相不锈钢，其化学组成，按重量百分比计为：
C≤0.03；Cr 24.00～26.00；Ni 6.00～8.00；Mo 3.00～4.00；N 0.20～0.30；Cu0.50～1.00；W 0.50～1.00；余量为Fe和不可避免的杂质。
所述杂质，按质量百分比计，包括：Si≤1.00，P≤0.030，S≤0.010。
上述超级双相不锈钢的制备工艺处理包括步骤：
(1)取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1)渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38kg；
2)电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A；
优选的，步骤(1)中，取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
优选的，步骤(2)中，将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1)渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38kg；
2)电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A；
优选的，步骤(3)中，将钢棒加热至1190±10℃保温3～4小时，开始锻造。
优选的，步骤(4)中试样热处理步骤及工艺参数如下：
固溶处理：1110±10℃，保温≥0.7h，水冷。
所述钢棒锻后摊开空冷至室温。钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒。在成品钢棒上取样检验力学性能，进行对应的力学性能试验。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的不锈钢材料在室温(25℃)具有优异的抗拉性能，横向性能：抗拉强度Rm≥750MPa；屈服强度Rp0.2≥550MPa；伸长率A≥25％；
(2)本发明的钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒，钢棒具有较高的抗拉强度、屈服强度和较高的伸长率，在使用过程中不易出现断裂的不良情况，具有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
具体实施方式
实施例1
(1)按下述合金成分(质量百分比)准备原料：
C 0.03；Cr 24.00；Ni 6.00；Mo 3.00；N 0.20；Cu 0.50；W 0.50，Si≤1.00；P≤0.030；S≤0.010；余量为Te。
(2)取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1)渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38kg；
2)电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A。
(4)将钢棒加热至1190±10℃保温3～4小时，开始锻造。
(5)试样热处理步骤及工艺参数如下：
固溶处理：1110±10℃，保温≥0.7h，水冷。
(6)所述钢棒锻后摊开空冷至室温。
实施例2
(1)按下述合金成分准备原料：
C 0.03；Cr26.00；Ni8.00；Mo 4.00；N 0.30；Cu 1.00；W 1.00；Si≤1.00；P≤0.030；S≤0.010；余量为Fe。
(2)取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1)渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38kg；
2)电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A。
(4)将钢棒加热至1190±10℃保温3～4小时，开始锻造。
(5)试样热处理步骤及工艺参数如下：
固溶处理：1110±10℃，保温≥0.7h，水冷。
(6)所述钢棒锻后摊开空冷至室温。
实施例3
(1)按下述合金成分准备原料：
C 0.03；Cr 25.00；Ni 7.00；Mo 3.50；N 0.25；Cu 0.70；W0.70；Si≤1.00P≤0.030；S≤0.010；余量为Fe。
(2)取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
(3)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1)渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38kg；
2)电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A。
(4)将钢棒加热至1190±10℃保温3～4小时，开始锻造。
(5)试样热处理步骤及工艺参数如下：
固溶处理：1110±10℃，保温≥0.7h，水冷。
(6)所述钢棒锻后摊开空冷至室温。
实验例1
对实施例1-3所得合金进行力学性能检测：
室温(25℃)拉伸试验
横向性能：
抗拉强度Rm≥750MPa；屈服强度Rp0.2≥550MPa；伸长率A≥25％。
实验例2
对实施例1-3采用上述材料及相应工艺方法制备的超级双相不锈钢材料，经室温机械性能试验，结果表明其力学性能完全达到设计要求，试验结果如下：
室温(25℃)拉伸：
表1
R<sub>m</sub> R<sub>p</sub>0.2 备注
MPa MPa
826 579 纵向
825 586 纵向
818 576 纵向
821 571 纵向
与公开号为CN101346486A的中国专利相比，本发明合金不使用Mg，所用的原料易得。同时，本发明的发明人发现，在提高Cr的含量不足以获得优秀的拉伸性能之后，通过Cu和Mo的共同添加，不仅使得双相不锈钢拉伸强度大幅提升，更重要的是还大幅提升了双相不锈钢的伸长率。
目前，Mg的加入对对双相不锈钢拉伸化性能有何影响，尚未形成定论。对于一般的Fe-Cr-Mg-Al合金而言，加入Mg后，合金的双向不锈钢的拉伸性能会降低，且Mg的含量越高，影响越大。这是因为，加入Mg后，合金表面会形成MgO，容易形成较稳定的氧化物，不容易被拉伸。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种超级双相不锈钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
（1）取所需元素于非真空感应炉中熔炼，熔炼温度1540～1560 ℃；在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，控制杂质元素的含量尽量低，溶液浇注成自耗电极；
（2）将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，重熔成电渣锭，步骤及工艺参数如下：
1）渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝60:25:10:5(％)；渣量38 kg；
2）电力制度：电压56V±2V；电流7500±300A；
（3）将电渣锭加热锻造制成钢棒，步骤及工艺参数如下：将电渣锭加热至1190±10 ℃保温3～4小时，开始锻造；
（4）试样热处理步骤及工艺参数如下：固溶处理：1110±10 ℃，保温≥0.7h，水冷；
（5）钢棒锻后摊开空冷至室温；
（6）钢棒表面处理，对成品钢棒表面进行车光处理，消除表面缺陷并使钢棒尺寸、形状、表面质量满足设计要求，制得成品钢棒；
所述超级双相不锈钢，其化学组成，按重量百分比计为：C≤0.03；Cr 24.00～26.00；Ni6.00～8.00；Mo 3.00～4.00；N 0.20～0.30；Cu 0.50～1.00；W 0.50～1.00；余量为Fe和不可避免的杂质；
所述杂质按质量百分比计，包括：Si≤1.00，P≤0.030，S≤0.010。
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