CN108220813A - 一种特超级双相不锈钢及其合金成分优化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特超级双相不锈钢及其合金成分优化设计方法。其特超级双相不锈钢的化学成分按重量百分比为：C：0.004～0.020％，Cr：26.00～37.00％，Ni：5.50～11.00％，Mo：2.50～6.50％，W：0.50～2.50％，N：0.25～0.65％，Mn：0.50～3.50％，Cu：0.50～2.50％，Co：0.50～2.00％，Si：0.10～0.55％，P<0.03％，S<0.02％，B<0.015％，Mg：0.005～0.008％，Ca<0.015％，RE：0.03～0.10％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。本发明提供的特超级双相不锈钢具有组织稳定性好、抗高温氧化、热加工性好，耐应力腐蚀性能优异等优点，适用于高温、高压、高氯离子、强酸性的极端苛刻服役环境。

Description

一种特超级双相不锈钢及其合金成分优化设计方法

技术领域

本发明涉及一种特超级双相不锈钢及其合金成分优化设计方法，属于双相不锈钢技术领域。

背景技术

在尿素生产、石油开采和深海探测等高温、高压、高氯离子等极端苛刻的服役环境中，现有钢种难以满足其应用要求，镍基合金等材料的成本又非常高，所以急需开发一种既能满足生产和应用要求、成本又相对较低的新型材料。特超级双相不锈钢是一类新发展的钢种，该钢具有十分优异的耐腐蚀性能和良好的塑性及韧性，并且其耐氯化物应力腐蚀断裂的能力明显优于某些奥氏体不锈钢或超级双相不锈钢。

然而，目前特超级双相不锈钢在生产和应用过程中仍面临诸多问题，从而限制其发展。首先，在热加工或热处理过程中(一般大于980℃)，高的Mo含量容易导致形成挥发性MoO₃，破坏保护性氧化层，从而严重恶化钢的抗高温氧化性能。其次，铁素体和奥氏体晶体结构的不同导致高温软化机制存在显著差异，铁素体的软化机制是动态回复，奥氏体的软化机制为动态再结晶，在热加工过程中两相变性协调能力差，在相界处容易产生应力集中；又由于高的合金含量增大钢的变形抗力，因此该钢的热加工性能非常差。第三，随着现代工业的发展，腐蚀环境更为苛刻，高温、高压、高氯离子、强酸性环境极易造成钢发生应力腐蚀，降低使用寿命，增加维护成本，因此该钢仍面临严重的应力腐蚀破坏倾向。

因此，急需改善该钢种的抗氧化性、热塑性和耐应力腐蚀性能，使其能在高温、高压和高氯离子环境中得到良好应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种特超级双相不锈钢，通过合理优化Cr、Ni、Mo、N、Mn、Si等主要合金元素含量，同时添加适量Co、W、RE、B、Ca、Mg等元素，开发一种抗高温氧化性能优异、热塑性良好、耐应力腐蚀性能突出的特超级双相不锈钢。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种特超级双相不锈钢，其化学成分按重量百分比为：

所述RE为Ce、La、Nd中的任意一种或任意比例混合的任意两种或三种；

其余为Fe及其他不可避免的杂质，所述杂质的总重量小于0.10％。

如上所述的特超级双相不锈钢，优选地，所述

一种如上所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，其包括控制Mo+0.5×W范围：

通过合理控制Mo、W含量，从而控制Mo％+0.5×W％＝3.0～5.0％，进而提高特超级双相不锈钢的组织稳定性和抗高温氧化性能，所述％为重量百分比。其中，Mo％+0.5×W％＝3.0～5.0％表示为Mo的重量百分比含量和0.5倍W的重量百分比含量在3.0％～5.0％范围内。

如上所述的设计方法，优选地，包括优化Cr、Ni当量比，调节铁素体奥氏体相比例：

通过适当提高Cr、Mo、Ni、N含量，进一步优化使Cr当量和Ni当量之比(Cr_eq/Ni_eq)为1.5～2.5，其中Cr_eq＝Cr％+Mo％+1.5×Si％+0.73×W％，Ni_eq＝Ni％+30×C％+0.5×Mn％+0.33×Cu％+30×(N％-0.045)；调节铁素体相比例为40～60％，从而提高特超级双相不锈钢的热加工性能和耐应力腐蚀性能，所述％为重量百分比。

如上所述的设计方法，优选地，包括提高PREN值：

通过适当提高Cr、Mo、W、N含量，进一步控制时PREN值大于45，其中PREN＝％Cr+3.3×(％Mo+0.5×％W)+16×％N，从而提高特超级双相不锈钢的耐腐蚀性能。其中，％Cr+3.3×(％Mo+0.5×％W)+16×％N表示按各元素的重量百分比含量去掉百分号进行计算获得的值。

一种如上所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，优选地，其包括：

(a)、控制Mo、W含量，使Mo％+0.5×W％＝3.0～5.0％；

(b)、使Cr当量和Ni当量之比(Cr_eq/Ni_eq)为1.5～2.5，其中Cr_eq＝Cr％+Mo％+1.5×Si％+0.73×W％，Ni_eq＝Ni％+30×C％+0.5×Mn％+0.33×Cu％+30×(N％-0.045)；

(c)、控制PREN值大于45，其中，所述PREN＝％Cr+3.3×(％Mo+0.5×％W)+16×％N。

各合金元素在发明中的作用如下：

碳(C)能扩大奥氏体相区，稳定奥氏体组织。适量的C能够均衡铁素体与奥氏体比例，提高不锈钢的热塑性。同时，少量的C能够提高钢的强度和硬度从而延长应力腐蚀断裂时间。但C含量过高容易析出碳化物，降低钢的耐腐蚀性能。因此，将钢中C含量控制在0.004～0.020％(0.004％≤C≤0.020％)，优选为0.004～0.015％。

铬(Cr)是强烈的铁素体形成和稳定元素，也是提高耐蚀性能最重要的元素。Cr含量越高，在高温下Cr从基体向表层扩散的速度越快，从而加速其在表层聚集，有利于形成致密的Cr氧化层，提高钢的抗氧化性能。Cr能加快不锈钢表面钝化膜的修复速度从而提高其耐腐蚀性能，同时Cr能够提高N在钢中的溶解度，Cr与N的协同作用进一步提高钢的耐点腐蚀性能。另外，Cr也可提高钢的屈服强度和抗拉强度。然而，Cr含量过高会增大金属间相的析出倾向，降低组织的稳定性，从而造成钢的抗氧化性能、耐蚀性和韧性降低。因此，控制钢中Cr含量控制在26.00～37.00％(26.00％≤Cr≤37.00％)，优化至27.00～32.00％。

镍(Ni)能强烈的形成和稳定奥氏体，使钢的晶体结构从体心立方的铁素体向面心立方的奥氏体转变。Ni还能平衡两相比例，改善钢的热塑性。同时，适量的Ni能够提高不锈钢在酸性环境中的耐腐蚀性能，也能提高钢的屈服强度、塑性及韧性。当Ni含量较低时，铁素体含量过高，两相比例失调，钢的韧性和焊接性能被恶化；当Ni含量过高时，奥氏体含量过高，Cr、Mo等促进金属间相转变的元素在铁素体相中富集，促进金属间相形成，从而降低钢的塑性和韧性，且由于Ni的价格非常昂贵，过多的添加会增加冶炼成本，所以将Ni含量控制在5.50～11.00％(5.50％≤Ni≤11.00％)，优选为6.00～10.00％。

钼(Mo)是一种铁素体形成元素。Mo能显著促进Cr在表面钝化膜中富集，增强钝化膜的稳定性和修复能力。Mo还能与Cr、N协同作用提高不锈钢在酸性环境(硫酸、硝酸等)和高氯离子环境中的耐腐蚀性能(其效果大约为Cr的三倍)。同时，少量Mo还能提高钢的抗拉强度、屈服强度、塑性和韧性。然而高温下Mo容易形成挥发性MoO₃，破坏保护性氧化层，降低钢的抗氧化性能。同时，Mo含量过高能促进金属间化合物的析出，降低组织稳定性、耐蚀性、塑性和韧性。所以控制Mo含量为2.50～6.50％(2.50％≤Mo≤6.50％)，优选为3.00～5.00％。

钨(W)是一种铁素体形成元素，它能提高不锈钢在酸性环境和高氯离子环境中的耐腐蚀性能。同时，W可以替代部分Mo改善钢的耐点蚀性能。W还可改变钢中元素的分布，使奥氏体中N含量增多，从而提高其强度。但是高含量的W与Cr、Mo共存时会增加金属间相的析出倾向，降低钢的抗氧化、热加工和耐腐蚀性能，因此对钢中W含量控制为0.50～2.50％(0.50％≤W≤2.50％)，优选为1.30～1.60％。

氮(N)与Ni类似，也是一种强烈的形成和稳定奥氏体的元素。N能稳定奥氏体组织、扩大奥氏体相区，其能力远大于Ni。N还能显著影响Cr、Mo在铁素体和奥氏体间的分配系数，使Cr、Mo从铁素体向奥氏体转移并使两相合金含量之差减小。N可均衡两相比例，抑制碳化物的形成，改善钢的热塑性。N能与缝隙溶液中的H⁺形成NH₄ ⁺促使缝隙钝化，并与Mo协同作用使钝化膜表面保持均一性，提高钢的耐缝隙腐蚀性能。同时，加入较高含量的N能显著提高钢的强度且对韧性和塑性无明显影响，从而保证较好的力学性能。另外，N还可替代钢中部分Ni，降低冶炼成本。但钢中N含量过高时，会增加气孔和Cr₂N的形成倾向，从而降低钢的热加工性能和耐腐蚀性能。因此，N含量应控制在0.25～0.65％之间(0.25％≤N≤0.65％)，优选为0.4～0.6％。

锰(Mn)是一种较弱的奥氏体形成元素，但对稳定奥氏体组织具有很强的作用。Mn能提高N在钢中的溶解度，均衡两相比例，减少析出相的数量，改善钢的热塑性。适量的Mn提高了钢的耐腐蚀性和低温韧性，但过量的Mn与S反应生成MnS夹杂，促进σ等脆性相的析出，从而降低钢的耐腐蚀性能和塑韧性。因此，控制Mn含量为0.50～3.50％(0.50％≤Mn≤3.50％)，优选为0.80～2.00％。

铜(Cu)是一种奥氏体形成元素。它能促进ε相和富Cu奥氏体相的析出，并抑制金属间相的析出，从而提高钢的热塑性。Cu能与钢中的S结合生成CuS替代MnS，减少点蚀源，加快钝化膜的修复速度，提高钢的耐点蚀性能。同时，Cu还能提高钢的韧性、降低合金应力腐蚀开裂敏感性，提高钢的耐应力腐蚀性能。但Cu含量过高时会降低钢的热加工性能和焊接性能，因此控制钢中Cu含量为0.50～2.50％(0.50％≤Cu≤2.50％)，优选为0.60～1.20％。

钴(Co)是一种良好的奥氏体稳定元素，可提高组织稳定性，抑制高温下晶粒生长，在高温区域能提高奥氏体相中N含量，抑制Cr₂N和σ相的析出，改善钢的热加工性能和耐腐蚀性能。Co还能提高钢的硬度和高温强度。然而，Co过量时会使钢中奥氏体相过多，导致热塑性下降，并且Co资源稀少、价格较高，所以综合考虑，控制Co含量为0.50～2.00％(0.50％≤Co≤2.00％)，优选为0.80～1.50％。

硅(Si)是一种铁素体形成元素。在高温下，铁素体区可形成连续致密的二氧化硅保护层，提高钢的抗氧化性能。适量的Si能提高钢在氧化性介质中的耐酸腐蚀性能；此外，Si能改善钢的强度、塑韧性和焊接性能，进而提高其耐应力腐蚀性能。然而，Si含量过多会促进金属间相的析出，恶化钢的塑韧性和耐腐蚀性。所以，Si的含量应控制在0.10～0.55％(0.10％≤Si≤0.55％)，优选为0.25～0.45％。

磷(P)是引起钢冷脆的主要元素。P能降低钢的抗氧化性、热塑性以及耐蚀性。所以对钢中的P含量限制在0.03％以下(P<0.03％)，优选为<0.01％。

硫(S)是引起钢热脆的主要元素。S原子容易在晶界处偏聚形成低熔点的硫化物，降低晶界的强度，进而降低钢的热塑性。硫化物夹杂还会使钢的塑、韧性降低，进而使得钢的耐应力腐蚀性能降低，所以对钢中S含量控制在0.02％以下(S<0.02％)，优选为<0.002％。

微量的硼(B)能细化晶粒，提高钢液纯净度。温度一定时，B会优先到达晶界而抑制S的偏聚，提高晶界强度并抑制晶界处显微孔洞形成。同时，B作为一种间隙原子有助于变形过程中发生动态再结晶，改善钢的热加工性能。但B含量过高会使钢的耐蚀性和焊接性降低，因此对钢中B含量控制在0.015％以下(B<0.015％)，优选为0.001～0.006％。

镁(Mg)和钙(Ca)均能起到脱氧、脱硫，提高钢液洁净度的作用。Mg能细化铁素体晶粒，抑制晶界处裂纹的产生和发展，改善不锈钢的热塑性。然而当Mg含量过高会显著降低钢的耐蚀性能，因此对Mg含量优化至0.006～0.008％(0.006％≤Mg≤0.008％)。Ca对钢的热延展性有利，但加Ca过多生成不必要的炉渣，所以控制Ca含量不超过0.015％(Ca<0.015％)。

稀土元素(RE)能有效提高特超级双相不锈钢抗氧化性能、热加工性能和耐应力腐蚀性能。在适宜温度下，RE能大幅度提高内氧化层的致密性及其与基体结合的能力，有效抑制O₂向钢内扩散，从而提高钢的抗氧化能力。RE能使夹杂物熔点升高、硬度下降，更容易被去除，从而提高钢液洁净度。同时，RE能抑制钢中硫化物的形成，消除塑性低凹区，增大晶界的滑动阻力，抑制晶界处裂纹的萌生和扩展，改善热加工性能。作为表面活性物质，RE优先偏聚在晶界，降低界面张力和界面能，减小晶粒长大的驱动力，细化晶粒，提高钢的塑性、韧性和耐腐蚀性能，进而改善钢的耐应力腐蚀性能。然而，过量的RE会形成大量的稀土夹杂物，影响钢的性能，所以向钢中加入Ce、La、Nd中的一种或多种，并控制RE总量为0.03～0.10％(0.03％≤RE≤0.10％)，优选为0.03～0.06％。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种新型的特超级双相不锈钢，其组织稳定性好，有害金属间相析出量敏感性降低，有助于热加工和热处理过程顺利进行，保证产品具有优异的耐腐蚀性能和力学性能。

2.本发明提供的特超级双相不锈钢的抗高温氧化性能得到显著改善，有效减缓热加工和热处理过程中的氧化烧损，为后续冷轧、酸洗过程提供良好的保障，提升产品表面质量。

3.本发明提供的特超级双相不锈钢在良好组织稳定性和抗高温氧化性能的基础上，热加工性能得到明显改善，热加工开裂问题得到缓解，产品成材率显著提升。

4.本发明提供的特超级双相不锈钢耐腐蚀性能尤其耐应力腐蚀性能更加优异，能够适用于高温、高压、高氯离子、强酸性的极端苛刻服役环境。

附图说明

图1为4#钢固溶处理后的微观组织形貌；

图2为本发明的特超级双相不锈钢和对比例固溶处理后的铁素体相比例统计；

图3为1#钢在1200℃氧化后氧化层表面的扫描电镜微观组织；

图4为S32707在1200℃氧化后氧化层表面的扫描电镜微观组织；

图5为3#钢和S32707热锻后的钢板；

图6为3#钢和S32707热轧后的钢板；

图7为1#钢拉伸断口的扫描电镜微观形貌；

图8为本发明的特超级双相不锈钢和对比例在2倍模拟海水中均匀腐蚀速率。

具体实施方式

为解决目前超级双相不锈钢高温氧化严重、热塑性差、应力腐蚀开裂严重等共性问题，本发明通过合理优化Cr、Ni、Mo、N、Mn、Si等主要合金元素含量，同时添加适量Co、W、RE、B、Ca、Mg等元素，获得抗高温氧化性能优异、热塑性良好、耐应力腐蚀性能突出的特超级双相不锈钢。进一步地研究发现，通过添加少量W替换部分Mo，可改善特超级双相不锈钢的组织稳定性；同时，结合较高含量的Cr元素和少量的RE，提高特超级双相不锈钢的抗高温氧化性能；通过调节Cr、Ni、N、Mo含量，优化Cr、Ni当量比值，均衡铁素体和奥氏体相比例，另外结合少量RE和微量B元素，改善特超级双相不锈钢的热加工性能；通过合理调配Cr、Mo、W、N含量，增大PREN值，同时结合较高含量的Ni元素，提高特超级双相不锈钢的耐腐蚀性能和力学性能，从而显著提高其耐应力腐蚀性能。

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1特超级双相不锈钢的制备

采用100kg加压感应炉(装炉量为80kg)冶炼9炉钢，化学成分如表1所示。1～7#钢为本发明的特超级双相不锈钢，对比例分别为超级双相不锈钢S32750和特超级双相不锈钢S32707。

制备的方法可采用如下步骤：

(1)、冶炼并浇铸铸坯，所述铸坯的成分按重量百分比含量如表1中所示进行配料，其余为Fe和不可避免杂质；

(2)、将所述铸坯进行热锻和热轧，锻板厚度为30mm，轧板厚度为10mm，其中热锻和热轧制度均为1200±10℃，保温2h；

(3)、将步骤(2)获得的热轧钢板进行固溶处理、水淬，获得特超级双相不锈钢，并对制备获得的特超级双相不锈钢进行实施例2～7中所述的测试。

其中，1～7#中的RE分别为1#：Ce，2#：Ce，3#：La，4#：Nd，

5#：Ce，6#：Ce：La按1:1进行，7#：La。

表1本发明的特超级双相不锈钢和对比例中成分元素的含量(wt％)

钢号	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	S32750	S32707
										C	0.018	0.015	0.01	0.007	0.005	0.004	0.004	0.016	0.012
Cr	26.76	28.55	30.38	31.95	33.87	35.26	36.98	25.06	27.56
										Ni	5.57	6.24	7.11	8.89	9.54	10.62	10.91	7.04	7.38
Mo	2.96	3.17	3.65	4.21	4.24	3.63	4.19	3.46	4.42
										W	2.49	2.13	1.87	1.32	1.48	2.65	1.53	-	-
N	0.28	0.3	0.36	0.41	0.44	0.5	0.57	0.36	0.47
										Mn	3.21	2.88	2.35	1.79	1.24	0.87	0.55	0.78	0.63
Cu	2.1	1.69	0.94	0.82	0.67	0.73	0.66	0.48	0.76
										Co	0.51	0.64	0.89	1.32	1.58	1.64	1.85	0.55	0.72
Si	0.53	0.47	0.42	0.39	0.32	0.27	0.15	0.35	0.38
										P	0.002	0.002	0.003	0.004	0.004	0.005	0.006	0.030	0.032
S	0.0010	0.0008	0.0011	0.0013	0.0016	0.0019	0.0009	0.0051	0.0021
										B	0.0012	0.0020	0.0032	0.0041	0.0049	0.0060	0.0036	-	-
Mg	0.0058	0.0063	0.0059	0.0066	0.0064	0.0072	0.0077	-	-
										Ca	0.0041	0.0055	0.0050	0.0045	0.0057	0.0062	0.0054	-	-
RE	0.054	0.059	0.050	0.042	0.037	0.033	0.056	-	-
										Fe	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量
Creq/Nieq	2.09	2.08	1.96	1.78	1.77	1.64	1.56	1.66	1.55
										PREN	45.12	47.33	51.27	54.58	57.34	59.61	62.45	42.24	49.67
Mo+0.5×W	4.21	4.24	4.59	4.87	4.98	4.96	4.96	3.46	4.42

实施例2特超级双相不锈钢的组织稳定性

切取实施例1中制备的若干10×10mm金相试样，观察金相组织(如图1所示4#钢的微观组织形貌)并统计本发明的特超级双相不锈钢和对比例固溶处理后的铁素体相比例，结果如图2所示。可以看出，本发明的特超级双相不锈钢和对比例的铁素体含量均在40～60％之间，满足发明要求。另外，4#钢和5#钢的相比例基本达到1：1，且均优于两个对比例，说明本发明的特超级双相不锈钢更易于控制铁素体和奥氏体相比例。同时，将固溶处理后的试样在950℃下分别时效处理6h和12h，统计试样中析出相的比例，结果如表2所示。根据表2，当本发明的特超级双相不锈钢成分一定时，延长时效时间析出相数量增多；当时效时间一定时，1#到7#钢的析出相含量逐渐增多，并且所有本发明的特超级双相不锈钢的析出相含量均小于对比例，这主要归因于本发明的特超级双相不锈钢中Cr、Mo、N的合理调配以及RE抑制析出的作用。

表2本发明和对比例在950℃时效不同时间后析出相的比例(％)

时间/t	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	S32750	S32707
										6h	11.35	14.42	18.70	19.56	21.37	22.01	23.10	24.27	28.13
12h	17.09	19.25	20.91	20.98	23.16	25.35	26.54	27.03	30.45

实施例3特超级双相不锈钢的抗高温氧化性能

切取若干固溶处理后的实施例1中制备的本发明(1～7#)和对比例试样，所有表面用1200目砂纸打磨光亮，称量氧化前试样的重量(测量精度为0.1mg)，经1200℃氧化后，冷却称重，计算单位表面积氧化增重量，结果如表3所示，同时观察氧化后氧化层表面的致密性和完整性，如图3和图4所示分别为1#钢和S32707氧化后氧化层表面的扫描电镜微观组织。

表3本发明和对比例1200℃氧化后的单位面积增重量(mg/cm²)

时间/t	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	S32750	S32707
										5h	192.4	176.9	167.8	160.5	156.3	150.6	148.2	205.3	193.7
20h	338.6	327.9	318.7	312.6	301.3	287.5	269.1	348.7	340.1
										60h	371.1	357.2	347.1	329.7	314.6	309.8	289.1	389.4	382.3

由表3可知，本发明的特超级双相不锈钢成分一定时，随氧化时间延长其单位面积氧化增重量增加；当氧化时间一定时，1～7#钢的单位面积氧化增重量逐渐减小，并且所有本发明的特超级双相不锈钢的单位面积氧化增重量均小于对比例。由图3和图4可以看出，1#钢氧化层较致密完整，而对比例S32707氧化层存在大量空洞、裂纹缺陷。本发明的特超级双相不锈钢良好的抗氧化性能与其较高含量的Cr和适量的RE、Si有关。尽管1#钢和2#钢中Cr含量低于对比例S32707，但二者较高的RE含量(0.054％和0.059％)和Si含量(0.53％和0.47％)有利于提高其抗高温氧化性能。

实施例4特超级双相不锈钢的热加工性能

在锻板上沿着垂直于锻造方向切取圆棒状高温拉伸试样，利用Gleebe 3800热模拟试验机测定实施例1中制备的本发明特超级双相不锈钢和对比例在1000和1100℃时的断面收缩率，断面收缩率越高，钢的热加工性能越好，结果如表4所示。从表4可以看出，所有本发明特超级双相不锈钢的断面收缩率均随合金元素含量(主要为Cr和Ni含量)的增加而减小，并且1～4#钢均优于S32707，这主要是由于适量的RE和B元素能有效提高钢的热塑性。通过对比观察3#钢和S32707热锻和热轧后宏观形貌如图5和图6所示，其中，图5(a)为3#钢热锻后的宏观形貌，图5(b)为S32707热锻后的宏观形貌，图6(a)为3#钢热轧后的宏观形貌，图6(b)为S32707热轧后的宏观形貌。可知本发明的特超级双相不锈钢表面质量较好，无明显裂纹生成，说明本发明的特超级双相不锈钢的热加工性能得到显著改善。

表4本发明和对比例在不同温度时的断面收缩率(％)

高温拉伸温度(℃)	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	S32750	S32707
										1000	58.38	55.02	51.24	46.25	41.06	36.18	35.06	50.68	45.96
1100	62.71	58.13	54.86	51.18	46.17	39.91	37.65	55.53	50.73

实施例5特超级双相不锈钢的力学性能

在热轧板上沿着轧制方向切取板状拉伸试样，利用SANS-CMT 5105电子万能拉伸试验机测定实施例1中制备的本发明特超级双相不锈钢和对比例在室温下的力学性能，如表5所示，如图7为1#钢的拉伸断口扫描电镜微观形貌。根据表5可知，所有本发明的特超级双相不锈钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率均大于对比例S32750，多数发明例大于S32707，表现出良好的强度和塑性。由图7可见，断口存在大量均匀细小的韧窝，说明钢韧性较好。

表5发明例和对比例的室温力学性能

实施例6特超级双相不锈钢的耐腐蚀性能

从实施例1制备的本发明的特超级双相不锈钢和对比例固溶处理后的热轧板上沿轧制方向切取50mm×25mm试样，浸泡在2倍模拟海水中进行均匀腐蚀实验。浸泡前对试样进行准确称重，并准确测量表面积。实验温度选取溶液微沸温度，浸泡时间为3、9、15天，准确称量浸泡后试样的重量，计算均匀腐蚀速率，结果如图8所示。从图8中可以看出，所有本发明的特超级双相不锈钢的均匀腐蚀速率明显低于对比例，这是因为本发明中较高含量的Cr、Ni、N、Mo元素及适量RE有效降低特超级双相不锈钢的均匀腐蚀速率，提高其耐均匀腐蚀性能。另外，将试样放入高压釜中进行不同温度下的耐应力腐蚀测试，介质为强酸性氯化物溶液(Cl^-的质量分数为10％)，施加外力等于钢的屈服强度，试验时间为1000h，观测本发明的特超级双相不锈钢和对比例发生应力腐蚀的临界温度，结果如表6所示。可以看出，本发明的特超级双相不锈钢的临界应力腐蚀温度均明显高于S32750，大部分都高于S32707，说明特超级双相不锈钢完全能适用于深海等高温、高压、高氯离子的服役环境。

表6本发明和对比例在实验条件下发生应力腐蚀的临界温度(℃)

	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	S32750	S32707
										温度	185	190	214	218	226	230	233	183	208

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种特超级双相不锈钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：

所述RE为Ce、La、Nd中的任意一种或任意比例混合的任意两种或三种；

其余为Fe及其他不可避免的杂质，所述杂质的总重量小于0.10％。

2.如权利要求1所述的特超级双相不锈钢，其特征在于：所述

3.如权利要求1或2所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，其特征在于，其包括控制Mo、W含量，使Mo％+0.5×W％＝3.0～5.0％，所述％为重量百分比。

4.如权利要求1或2所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，其特征在于，其包括使Cr当量和Ni当量之比即Cr_eq/Ni_eq为1.5～2.5，其中Cr_eq＝Cr％+Mo％+1.5×Si％+0.73×W％，Ni_eq＝Ni％+30×C％+0.5×Mn％+0.33×Cu％+30×(N％-0.045)；调节铁素体相比例为40～60％。

5.如权利要求1或2所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，其特征在于，其包括控制PREN值大于45，其中所述PREN＝％Cr+3.3×(％Mo+0.5×％W)+16×％N。

6.如权利要求1或2所述特超级双相不锈钢的合金成分优化设计方法，其特征在于，其包括：

a.控制Mo、W含量，使Mo％+0.5×W％＝3.0～5.0％；

b.使Cr当量和Ni当量之比Cr_eq/Ni_eq为1.5～2.5，其中Cr_eq＝Cr％+Mo％+1.5×Si％+0.73×W％，Ni_eq＝Ni％+30×C％+0.5×Mn％+0.33×Cu％+30×(N％-0.045)；

c.控制PREN值大于45，其中所述PREN＝％Cr+3.3×(％Mo+0.5×％W)+16×％N。