CN109852885A

CN109852885A - 一种双相不锈钢及其制备方法

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Publication number: CN109852885A
Application number: CN201910176582.1A
Authority: CN
Inventors: 熊毅; 姚怀; 岳赟; 陈艳娜; 路妍; 周甜; 贺甜甜; 曹伟; 马景灵; 刘玉亮; 张凌峰; 任凤章
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2019-06-07
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: CN109852885B

Abstract

本发明涉及一种双相不锈钢及其制备方法，属于双相不锈钢技术领域。该双相不锈钢由以下重量百分比的元素组成：C:0.01～0.03％、Cr:24～27％、Ni:0.5～2％、Mo:4～6％、Mn:0.5～1.5％、N:0.6～0.75％、Ce:0.15～0.3％、Co:0.1～0.5％、Si:0.4～1％、P:≤0.03％、S:≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的双相不锈钢中升高了N的含量以替代部分昂贵的Ni，可以降低生产成本，加入Ce可以细化组织晶粒，添加适量的合金元素Co来降低金属间化合物的析出，从而显著改善不锈钢的综合性能，该双相不锈钢具有热成型性好、耐腐蚀性强、强度高等优点。

Description

一种双相不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢及其制备方法，属于双相不锈钢技术领域。

背景技术

双相不锈钢具有较高的强度和优良的耐腐蚀性能，在生产和生活中有很广泛的应用，目前主要应用于油气、化工、食品、能源、及建筑等领域。双相不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，其中镍、钼是贵重金属，价格昂贵，我国的镍资源也相对匮乏。我国稀土资源丰富，随着稀土在不锈钢中的微合金化效果越来越受重视，稀土对双相不锈钢的性能也有着越来越重要的作用。双相不锈钢的发展可以分为三代：第一代是以不含钼、合金化程度较低的双相不锈钢为主，以瑞典的3RE60和美国的AISI329为代表，但是该双相不锈钢在焊接状态下有局限性；第二代为标准双相不锈钢，以瑞典的SAF2205、法国的URANUS系列和英国的ZERON为代表，该双相不锈钢中加入了合金元素氮；第三代为超级双相不锈钢，该超级双相不锈钢以SAF2507、Zeron100为代表的较成熟的钢种，其PREN值可以达到40，具有极高的耐应力腐蚀和耐点蚀等性能。

申请公布号为CN108570629A的中国发明专利申请公开了一种高强、耐酸腐蚀的双相不锈钢及其制备方法，该双相不锈钢组成成分的质量百分比为C:0.01～0.04％、Si:2.0～4.0％、Mn:1.0～3.0％、Cr:15～22％、Ni:4.0～9.0％、B:0.001～0.01％、N:0.1～0.2％、W:0.5～2.0％、Y:0.01～0.06％，其余为铁和不可避免的杂质元素。申请公布号为CN108220813A的中国发明专利申请公开了一种特超级双相不锈钢及其合金成分优化设计方案，该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:26～37％、Ni:5.50～11％、Mo:2.5～6.5％、W:0.5～2.5％、N:0.25～0.65％、Mn:0.5～3.5％、Cu:0.5～2.5％、Co:0.5～2％、Si:0.1～0.55％、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。上述两种技术方案的双相不锈钢中，镍元素含量均达到6％以上，致使不锈钢的生产成本较高,限制了不锈钢的应用，因此目前研究一直在致力于开发低贵金属含量的同时具有良好的冷热加工性能的双相不锈钢。

申请公布号为CN101736205A的中国发明专利申请公开了一种高氮高铬低镍双相不锈钢，其合金成分的重量百分含量为：C≤0.05％、Si≤1.0％、Mn:10～14％、S≤0.02％、P≤0.035％、Cr:28.0～30.0％、Ni:1.0～3.0％、Mo:1.0～3.0％、N:0.4～0.6％，并添加B≤0.020％和/或Ce0.005～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。申请公布号为CN103074552A的中国发明专利申请公开了一种经济型高性能双相不锈钢及其制备方法，该双相不锈钢化学成分的质量百分比为：C:0.01～0.03％、Si:0.2～1.0％、Mn:4.0～6.0％、Cr:21～22％、Ni:1.35～1.7％、Cu:0.1～0.6％、N:0.2～0.25％、W:0.1～0.6％，其余为Fe和杂质。上述两种技术方案中，镍元素含量均能够降至1.35～3％的范围内，但其锰元素含量过高，会与硫元素会形成MnS夹杂，降低双相不锈钢的耐腐蚀性能和热加工性能。

申请公布号为CN101403077A的中国发明专利申请公开了一种双相不锈钢及其制造方法，双相不锈钢的化学成分及其质量百分含量为：C:0.01～0.03％、Si:0.2～1.0％、Mn:4～6％、P:0.01～0.04％、S:0.001～0.02％、Cr:21～22％、Ni:1.35～1.70％、Mo:0.1～0.6％、Cu:0.1～0.6％、N：0.2～0.25％。申请公布号为CN102251195A的中国发明专利申请公开了一种具有良好低温冲击韧性的经济型双相不锈钢及其制备方法，该不锈钢具有以下的成分及质量百分比：0＜C≤0.04％，0＜S≤0.01％，0＜Si≤1.0％，0＜P≤0.015％，Cr:18～20％，Mn:5～7％，N:0.15～0.25％，Ni:1～2％，B:0.001～0.01％，稀土Ce或Y:0.005～0.2％，其余部分为铁，此外，还可含有Mo、W、Cu中的至少一种元素。上述两种技术方案的元素组分中镍的含量虽然降低了，但没有相应的增加锰含量，难以保证两相组织的稳定性，进而增加了热加工的难度。

综上所述，现有技术中的双相不锈钢中镍的含量有所降低，成本也有一定程度的降低，但是在耐腐蚀性和热成型性能方面还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双相不锈钢。该双相不锈钢的力学性能和热成型性能好，耐腐蚀性强。

本发明的目的还在于提供上述双相不锈钢的制备方法。该制备方法简单，成本低，通过该方法制得的双相不锈钢能适用于高温、高压、强腐蚀性的极端服役环境。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种双相不锈钢，由以下重量百分比的元素组成：C:0.01～0.03％、Cr:24～27％、Ni:0.5～2％、Mo:4～6％、Mn:0.5～1.5％、N:0.6～0.75％、Ce:0.15～0.3％、Co:0.1～0.5％、Si:0.4～1％、P:≤0.03％、S:≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

针对目前双相不锈钢由于奥氏体、铁素体的变形能力不同，造成热成型性能差的现状，本发明提高了氮的含量，以氮元素代替双相不锈钢中的Ni元素，以减少镍的含量，进而降低了生产成本；在降低生产成本的前提下，调整稀土元素铈和其他合金元素在双相不锈钢中的含量，改善了双相不锈钢的综合性能。

本发明的双相不锈钢不仅生产成本低，还有力学性能和热成型性能好的优点，并且添加适量的钴元素，可以提高奥氏体相中氮的含量，降低金属间化合物的析出，从而提高双相不锈钢的热加工性能、耐腐蚀性能、强度和硬度；添加适量铈元素，可以改善铸态组织，抑制晶粒长大，使晶粒得到细化，从而提高双相不锈钢的塑性、韧性，改善双相不锈钢的各向异性。

由上述各重量百分比的元素组成的双相不锈钢组织稳定性好，生产成本大幅度降低，减少了对匮乏资源的使用量，促进了我国不锈钢产业的可持续发展；此外双相不锈钢热成型性能得到显著改善，有效的降低了金属间化合物的析出；双相不锈钢变形抗力、耐腐蚀性均有明显改善，能适用于高温、高压、强腐蚀性的极端服役环境。

优选的，上述双相不锈钢，由以下重量百分比的元素组成：C:0.01％、Cr:26～27％、Ni:0.8～1.5％、Mo:4.8～5.6％、Mn:0.5～0.6％、N:0.6～0.63％、Ce:0.18％、Co:0.2～0.4％、Si:0.5～0.6％、P:≤0.03％、S:≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

上述重量百分比的元素组成的双相不锈钢中，碳(C)可以形成并稳定奥氏体组织、扩大奥氏体区，适量的C含量能够均衡铁素体与奥氏体比例，有利于增强双相不锈钢的强度、硬度、热塑性。C含量过多时，易形成碳化物，从而降低双相不锈钢的耐腐蚀性能，尤其是耐晶间腐蚀性能。C含量为0.01％时，能提高双相不锈钢的耐腐蚀性能和抗氧化性能。

铬(Cr)可以形成并稳定铁素体组织，Cr元素可以加快双相不锈钢表面钝化膜的修复速度，从而提高耐蚀性能，Cr含量的增加有利于双相不锈钢表面形成致密的Cr₂O₃保护膜，从而提高抗氧化性能。Cr元素有利于提高N在双相不锈钢中的溶解度、提高屈服强度和抗拉强度。Cr含量过多，会增加金属间的析出倾向，形成过多的铁素体，破坏两相平衡，降低组织稳定性，从而导致双相不锈钢的抗氧化性能、耐腐蚀性能和韧性降低。Cr质量含量为26～27％时有利于高抗氧化性能，提高耐蚀性能，提高N在双相不锈钢中的溶解度、提高屈服强度和抗拉强度。

镍(Ni)可以形成并稳定奥氏体组织，适量的Ni含量能够均衡铁素体与奥氏体比例，改善双相不锈钢的冷热加工性能，有利于强度、塑性、韧性以及酸性环境下耐腐蚀性能的提高。当Ni含量过高时，双相不锈钢的塑性、韧性降低；Ni价格昂贵，添加过多会导致双相不锈钢生产成本过高。Ni含量为0.8～1.5％时既能改善双相不锈钢的冷热加工性能，又能降低成本，经济节约。

钼(Mo)是铁素体形成元素，Mo元素能增强双相不锈钢表面钝化膜的稳定性和修复能力；此外通过Mo与Cr、N的协同作用，可以提高双相不锈钢在酸性环境下的耐蚀性能。当Mo含量过高时，会促进金属间化合物析出，从而导致组织稳定性、塑性、韧性以及耐蚀性降低。温度过高时，双相不锈钢的氧化性能降低。Mo的含量为4.8～5.5％可以提高双相不锈钢的抗拉强度、屈服强度、塑性和韧性。

锰(Mn)是较弱的奥氏体形成元素。Mn元素能提高N元素在双相不锈钢中的溶解度，N、Mn元素的复合添加可以代替双相不锈钢中的Ni元素，从而降低生产成本。Mn的含量为0.5～0.6％可以改善双相不锈钢的热塑性，提高耐腐蚀性、低温韧性。

氮(N)可以形成并稳定奥氏体组织、扩大奥氏体区，N元素能均衡两相比例，抑制碳化物的形成，同时作为固溶强化元素。N的含量为0.6～0.63％可以提高双相不锈钢的强度，同时可以提高双相不锈钢的综合耐蚀性能，可代替双相不锈钢中的Ni元素，降低生产成本。

铈(Ce)是稀土元素，可以改善铸态组织，抑制晶粒长大，使晶粒得到细化，从而提高双相不锈钢的塑性、韧性，改善双相不锈钢的各向异性。Ce含量过高时，会形成大量的稀土夹杂物，引起双相不锈钢综合性能的恶化。Ce含量为0.18％时可以增加钝化范围，降低钝化电流密度，短时间内可以促进钝化膜的形成，这样就可以在较高的温度下，依然能够提高超级双相钢的抗腐蚀能力。

钴(Co)是良好的奥氏体稳定相，Co元素在高温条件下能抑制晶粒生长，提高奥氏体相中N的含量。当Co元素含量过高时，奥氏体相过多，导致双相不锈钢热塑性下降，且Co元素价格较高，资源稀少。Co元素含量为0.2～0.4％时能大幅度提高双相不锈钢的热加工性能、耐腐蚀性能、强度和硬度，同时降低生产成本。

硅(Si)是形成并稳定铁素体组织的元素。Si元素可形成连续致密的SiO₂氧化膜，提高双相不锈钢的抗氧化性能。Si的含量为0.5～0.6％时可以大幅度改善双相不锈钢的强度、塑性和韧性，提高耐酸腐蚀性能。

磷(P)是引起冷脆的主要元素，是不可避免的杂质元素。P元素会降低双相不锈钢的耐腐蚀性、热塑性。因此，控制P的含量≤0.03％。

硫(S)是引起热脆的主要元素，是不可避免的杂质元素。S元素会降低晶界的强度，从而降低热塑性，与Mn元素形成MnS从而降低双相不锈钢的耐腐蚀性、塑性以及韧性。因此，控制S的含量≤0.03％。

上述重量百分比的组分组成的双相不锈钢，通过合理优化Cr、Ni、Mo、Mn、N等主要合金元素的含量，同时添加Ce、Co等元素以得到一种低成本、热成型性能好的双相不锈钢的成分优化设计方案，同时使双相不锈钢的变性抗力、耐腐蚀性能均得到显著提升。铬元素、钼元素和硅元素均为缩小奥氏体相区间元素，而碳元素、镍元素、氮元素和钴元素均为扩大奥氏体相区元素；铬元素、锰元素可提高氮元素在双相不锈钢中的溶解度，碳元素、镍元素可均衡铁素体与奥氏体的比例，扩大奥氏体相区；氮元素可影响铬元素与钼元素在铁素体与奥氏体的分配系数，均衡两相比例，代替钢中的部分镍元素。本发明的双相不锈钢的各组分之间通过不同的原理形成并稳定铁素体组织或奥氏体组织，相辅相成。

所述杂质元素的重量百分比小于0.1％。杂质元素重量百分比小于0.1％可以提升双相不锈钢的综合性能。

上述双相不锈钢中，Cr当量和Ni当量之比为1.5～2.5，其中Cr当量＝Cr wt.％+Mowt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％，Cr wt.％为双相不锈钢中Cr元素的重量百分比值，Mo wt.％为双相不锈钢中Mo元素的重量百分比值，Si wt.％为双相不锈钢中Si元素的重量百分比值，Nb wt.％为双相不锈钢中Nb元素的重量百分比值；Ni当量＝Ni wt.％+30×(Cwt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％，Ni wt.％为双相不锈钢中Ni元素的重量百分比值，Cwt.％为双相不锈钢中C元素的重量百分比值，N wt.％为双相不锈钢中N元素的重量百分比值，Mn wt.％为双相不锈钢中Mn元素的重量百分比值。

通过优化Cr当量(Cr_eq)和Ni当量(Ni_eq)，可以调节铁素体相与奥氏体相的比例。Cr当量和Ni当量之比为1.5～2.5时，铁素体相的比例为40～60％，从而可改善双不锈钢的热加工性能和耐腐蚀性能。

所述双相不锈钢的PREN值为51.5～55.5，所述PREN值＝Cr％+3.3×Mo％+16×N％，Cr wt.％为双相不锈钢中Cr元素的重量百分比值，Mo wt.％为双相不锈钢中Mo元素的重量百分比值，N wt.％为双相不锈钢中N元素的重量百分比值。双相不锈钢的PREN值为51.5～55.5时可以增强双相不锈钢的抗点蚀性能，进而提高双相不锈钢的耐腐蚀性能。

上述双相不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)冶炼：按照双相不锈钢的组成进行配料，熔炼得钢水，冶炼的温度为1600～1720℃；

(2)浇铸：将步骤(1)的钢水浇铸成钢坯；

(3)热锻和热轧：将步骤(2)中的钢坯依次进行热锻处理和热轧处理，所述热锻处理和热轧处理的温度均为1150～1170℃，保温时间均为2h；

(4)固溶处理：将步骤(3)中热轧后的钢坯进行固溶处理，所述固溶处理是在1050～1150℃下保温2～3h后水冷或空冷得到。

上述制备步骤操作简单易行，成本低，适合规模化生产，通过上述方法制得的双相不锈钢耐腐蚀性好，力学性能强。

步骤(2)中的浇铸为模铸、连铸中的任一种。模铸成材率低，钢锭厚度大于连铸，使用于小批量多品种的生产；连铸成材率高，自动化程度高，劳动强度小，生产周期短，适用于大批量生产。

附图说明

图1为本发明双相不锈钢的实施例1的双相不锈钢未固溶处理的微观组织图；

图2为本发明双相不锈钢的实施例1的双相不锈钢固溶处理后的微观组织图；

图3为2570双相不锈钢在应变速率为0.01S^-1、变形温度为900℃下热成型图；

图4为本发明双相不锈钢的实施例1的双相不锈钢在应变速率为0.01S^-1、变形温度为900℃下热成型图；

图5为2570双相不锈钢在应变速率为10S^-1、变形温度为1100℃下热成型图；

图6为本发明双相不锈钢的实施例1的双相不锈钢在应变速率为10S^-1、变形温度为1100℃下热成型图。

具体实施方式

本发明的双相不锈钢中，Cr当量和Ni当量之比为1.5～2.5，其中Cr当量＝Crwt.％+Mo wt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％，Cr wt.％为双相不锈钢中Cr元素的重量百分比值，Mo wt.％为双相不锈钢中Mo元素的重量百分比值，Si wt.％为双相不锈钢中Si元素的重量百分比值，Nb wt.％为双相不锈钢中Nb元素的重量百分比值；Ni当量＝Niwt.％+30×(C wt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％，Ni wt.％为双相不锈钢中Ni元素的重量百分比值，C wt.％为双相不锈钢中C元素的重量百分比值，N wt.％为双相不锈钢中N元素的重量百分比值，Mn wt.％为双相不锈钢中Mn元素的重量百分比值。

优选的，Cr当量和Ni当量之比为1.6～1.7。

本发明的双相不锈钢中不含Nb元素，因此在计算Cr当量时Nb的重量百分比为0。

以下实施例中所涉及的铬铁合金中铬的质量含量为64％，钼铁合金中钼的质量含量为53％，锰铁合金中锰的质量含量为61％，硅铁合金中硅的质量含量为48％，铈-铁中间合金中铈的质量含量为23.5％，镍和钴均为纯金属。生铁、铁合金以及纯金属均为市售常规产品。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

双相不锈钢的实施例1

本实施例的双相不锈钢，由以下重量百分比的元素组成：C：0.01％、Cr：26％、Ni：0.8％、Mo：4.9％、Mn：0.5％、N：0.6％、Ce：0.18％、Co：0.2％、Si：0.5％、P：0.02％、S：0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，其中杂质元素的重量百分比为0.008％。

在该实施例中，Cr当量和Ni当量之比为1.64，其中Cr_eq＝Cr wt.％+Mo wt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％＝26％+4.9％+1.5×0.5％+0.5×0＝31.65％；Ni_eq＝Ni wt.％+30×(C wt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％＝0.8％+30×(0.01％+0.6％)+0.5×0.5％＝19.35％。该实施例中双相不锈钢的PREN值为51.77，PREN值Cr％+3.3×Mo％+16×N％＝26％+3.3×4.9％+16×0.6％＝51.77％。

双相不锈钢的实施例2

本实施例的双相不锈钢，由以下重量百分比的元素组成：C：0.01％、Cr：27％、Ni：0.8％、Mo：5％、Mn：0.5％、N：0.6％、Ce：0.18％、Co：0.3％、Si：0.5％、P：0.02％、S：0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，其中杂质元素的重量百分比为0.08％。

在该实施例中，Cr当量和Ni当量之比为1.69，其中Cr_eq＝Cr wt.％+Mo wt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％＝27％+5％+1.5×0.5％+0.5×0＝32.75％；Ni_eq＝Ni wt.％+30×(C wt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％＝0.8％+30×(0.01％+0.6％)+0.5×0.5％＝19.35％。该实施例中双相不锈钢的PREN值为53.1，PREN值＝Cr％+3.3×Mo％+16×N％＝27％+3.3×5％+16×0.6％＝53.1％。

双相不锈钢的实施例3

本实施例的双相不锈钢，由以下重量百分比的元素组成：C：0.01％、Cr：27％、Ni：1.5％、Mo：5.6％、Mn：0.6％、N：0.63％、Ce：0.18％、Co：0.4％、Si：0.6％、P：0.02％、S：0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，其中杂质元素的重量百分比为0.08％。

在该实施例中，Cr当量和Ni当量之比为1.6，其中Cr_eq＝Cr wt.％+Mo wt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％＝27％+1.5×0.6％+0.5×0＝33.5％；Ni_eq＝Ni wt.％+30×(Cwt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％＝1.5％+30×(0.01％+0.63％)+0.5×0.6％＝21。该实施例中双相不锈钢的PREN值为55.56，PREN值＝Cr％+3.3×Mo％+16×N％＝27％+3.3×5.6％+16×0.63％＝55.56％。

双相不锈钢的制备方法的实施例1

本实施例双相不锈钢的制备方法中制得的不锈钢中各元素及重量百分比组成同双相不锈钢的实施例1，该制备方法包括以下步骤：

(1)冶炼：按照双相不锈钢的组成进行配料，生铁、纯金属Co、纯金属Ni于电弧炉中在1600℃条件下熔化，得钢水；依次将计算好重量的铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金和硅铁合金添加进钢水中直至熔化完全，得粗炼的钢水。然后将粗炼的钢水注入氩氧精炼炉(AOD)中精炼，顶吹氧气进行脱碳，底吹氮气搅拌，当铬质量百分含量小于26.5％时，加入高碳铬铁；当铬质量百分含量大于27％时，钢水还原后加入碳钢进行稀释。当碳的质量百分含量小于0.03％时，加入硅铁合金、石灰和萤石对钢水进行还原、脱硫；然后进行扒渣，通过加入硅铁合金、锰铁合金和铬铁合金调整合金质量分数，然后采用纯铁管密封中间合金投入法投入事先备好的铈-铁中间合金(纯铁管密封中间合金投入法即事先备好的Fe-Ce中间合金，中间合金由铁和稀土组成，经综合配料熔制后，浇铸成型)；出炉前补入氮化铬并用纯氩气搅拌调整氮质量百分成分，最后从AOD炉底吹入氩气，去除钢水中多余氮后，得精炼后的钢水。

(2)浇铸：将步骤(1)得到的精炼后的钢水连铸成型，制得钢坯。

(3)热锻和热轧：将步骤(2)中的钢坯依次进行热锻处理和热轧处理，热锻处理和热轧处理的温度均为1150℃，保温时间均为2h。

(4)固溶处理：将步骤(3)热轧后的钢坯进行固溶处理，固溶处理是在1050℃下保温2h后水冷至室温得到。

双相不锈钢的制备方法的实施例2

本实施例双相不锈钢的制备方法制得的不锈钢中各元素及重量百分比组成同双相不锈钢的实施例2，包括以下步骤：

(1)冶炼：按照双相不锈钢的组成进行配料，生铁、纯金属钴、纯金属镍于电弧炉中在1680℃条件下熔化，得钢水；依次将计算好重量的铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金和硅铁合金添加进钢水中直至熔化完全，得粗炼的钢水。然后将粗炼的钢水注入氩氧精炼炉(AOD)中精炼，顶吹氧气进行脱碳，底吹氮气搅拌，当铬质量百分含量小于26.5％时，加入高碳铬铁；当铬质量百分含量大于27％时，钢水还原后加入碳钢进行稀释。当碳的质量百分含量小于0.03％时，加入硅铁合金、石灰和萤石对钢水进行还原、脱硫；然后进行扒渣，通过加入硅铁合金、锰铁合金和铬铁合金调整合金质量分数，然后采用纯铁管密封中间合金投入法投入事先备好的铈-铁中间合金(纯铁管密封中间合金投入法即事先备好的Fe-Ce中间合金，中间合金由铁和稀土组成，经综合配料熔制后，浇铸成型)；出炉前补入氮化铬并用纯氩气搅拌调整氮质量百分成分，最后从AOD炉底吹入氩气，去除钢水中多余氮后，得精炼后的钢水。

(3)热锻和热轧：将步骤(2)中的钢坯依次进行热锻处理和热轧处理，热锻处理和热轧处理的温度均为1160℃，保温时间均为2h。

(4)固溶处理：将步骤(3)热轧后的钢坯进行固溶处理，固溶处理是在1150℃下保温2.5h后水冷至室温得到。

双相不锈钢的制备方法的实施例3

本实施例双相不锈钢的制备方法制得的不锈钢中各元素及重量百分比组成同双相不锈钢的实施例3，包括以下步骤：

(1)冶炼：按照双相不锈钢的组成进行配料将生铁、纯金属钴、纯金属镍于电弧炉中在1720℃条件下熔化，得钢水；依次将计算好重量的铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金和硅铁合金添加进钢水中直至熔化完全得粗炼的钢水；然后将粗炼的钢水注入氩氧精炼炉(AOD)中精炼，顶吹氧气进行脱碳，底吹氮气搅拌，当铬质量百分含量小于26.5％时，加入高碳铬铁；当铬质量百分含量大于27％时，钢水还原后加入碳钢进行稀释。当碳的质量百分含量小于0.03％时，加入硅铁合金、石灰和萤石对钢水进行还原、脱硫；然后进行扒渣，通过加入硅铁合金、锰铁合金和铬铁合金调整合金质量分数，然后采用纯铁管密封中间合金投入法投入事先备好的铈-铁中间合金(纯铁管密封中间合金投入法即事先备好的Fe-Ce中间合金，中间合金由铁和稀土组成，经综合配料熔制后，浇铸成型)；出炉前补入氮化铬并用纯氩气搅拌调整氮质量百分成分，最后从AOD炉底吹入氩气，去除钢水中多余氮后，得精炼后的钢水。

(3)热锻和热轧：将步骤(2)中的钢坯依次进行热锻处理和热轧处理，热锻处理和热轧处理的温度均为1170℃，保温时间均为2h。

(4)固溶处理：将步骤(3)热轧后的钢坯进行固溶处理，固溶处理是在1100℃下保温3h后水冷至室温得到。

试验例1

本试验例将2507双相不锈钢和本发明的双相不锈钢的实施例1～3的双相不锈钢试样在MH-3型显微硬度计上进行硬度测量，在UTM4104电子万能试验机上进行拉伸试验测量屈服强度、抗拉强度和延伸率。同时与现有技术相比，结果如表1所示，从表1可以看出，本发明制得的双相不锈钢屈服度和抗拉强度更强，其延伸性和硬度也明显优于2507双相不锈钢，即本发明双相不锈钢的力学性能有明显的提高；并在较低的镍和锰元素含量情况下具有较好的屈服强度以及抗拉强度。

表1力学性能比较

试验例2

本试验例将双相不锈钢的制备方法的实施例1中固溶处理前的未固溶双相不锈钢试样与本发明双相不锈钢的制备方法的实施例1制得的双相不锈钢的试样分别抛光腐蚀后放置于OLYMPUSPMG3型金相显微镜下观察其显微组织，结果如图1、图2所示，图1为未固溶处理的双相不锈钢微观组织图，图2为双相不锈钢的制备方法的实施例1制得的双相不锈钢微观组织图。从图1、2中可以看出固溶处理后的双相不锈钢的两相金相组织形貌分布更加均匀，晶界更加清晰。

试验例3

本试验例将2507双相不锈钢和本发明双相不锈钢的制备方法的实施例1制得的双相不锈钢试样在Gleeble-3800热模拟试验机上进行热变形实验，设置的变形温度为：900℃；应变速率为：0.01S^-1，变形到真应变0.7(真应变为工程应力应变，真应变为0.7时对应的变形量为50％，变形量太小不能真实反应材料的热加工能力，变形量过大无法体现出材料热加工能力之间的差异，因此选择50％的变形量作为考察参数。)，变形结束后用水冷却至室温，结果如图3、图4所示，图3为2570双相不锈钢在应变速率为0.01S^-1、变形温度为900℃下热成型图，图4为实施例1的双相不锈钢在应变速率为0.01S^-1、变形温度为900℃下热成型图。从图3、4可以看出本发明的双相不锈钢基本没有开裂情况，说明其热成型性更好。

试验例4

本试验例将2507双相不锈钢和本发明双相不锈钢的制备方法的实施例1制得的双相不锈钢试样在Gleeble-3800热模拟试验机上进行热变形实验，设置的变形温度为：1100℃；应变速率为：10S^-1，变形到真应变0.7，变形结束后用水冷却至室温，结果如图5、图6所述，图5为2507双相不锈钢在应变速率为10S^-1、变形温度为1100℃下热成型图，图6为实施例1的双相不锈钢在应变速率为10S^-1、变形温度为1100℃下热成型图。从图5、6可以看出本发明的双相不锈钢的开裂情况更轻，说明其在较高温度下热成型性更好。

试验例5

根据标准ASTM G150-99(2004)，采用浓度为1mol/L的NaCl溶液分别测定2507双相不锈钢与本发明的双相不锈钢的实施例1～3的双相不锈钢的临界点蚀点位，测试结果如表2所示。表2所显示的数值是指对一个试样电流分别达到10μA和100μA时外加的电势，电势值越高说明耐腐性性能越好。

表2耐腐蚀性能测试结果

Claims

1.一种双相不锈钢，其特征在于：由以下重量百分比的元素组成：C:0.01～0.03％、Cr:24～27％、Ni:0.5～2％、Mo:4～6％、Mn:0.5～1.5％、N:0.6～0.75％、Ce:0.15～0.3％、Co:0.1～0.5％、Si:0.4～1％、P:≤0.03％、S:≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的双相不锈钢，其特征在于：由以下重量百分比的元素组成：C:0.01％、Cr:26～27％、Ni:0.8～1.5％、Mo:4.8～5.6％、Mn:0.5～0.6％、N:0.6～0.63％、Ce:0.18％、Co:0.2～0.4％、Si:0.5～0.6％、P:≤0.03％、S:≤0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1或2所述的双相不锈钢，其特征在于：所述杂质元素的重量百分比小于0.1％。

4.根据权利要求1所述的双相不锈钢，其特征在于：Cr当量和Ni当量之比为1.5～2.5，其中Cr当量＝Cr wt.％+Mo wt.％+1.5×Si wt.％+0.5×Nb wt.％，Cr wt.％为双相不锈钢中Cr元素的重量百分比值，Mo wt.％为双相不锈钢中Mo元素的重量百分比值，Si wt.％为双相不锈钢中Si元素的重量百分比值，Nb wt.％为双相不锈钢中Nb元素的重量百分比值；Ni当量＝Ni wt.％+30×(C wt.％+N wt.％)+0.5×Mn wt.％，Ni wt.％为双相不锈钢中Ni元素的重量百分比值，C wt.％为双相不锈钢中C元素的重量百分比值，N wt.％为双相不锈钢中N元素的重量百分比值，Mn wt.％为双相不锈钢中Mn元素的重量百分比值。

5.根据权利要求1所述的双相不锈钢，其特征在于：所述双相不锈钢的PREN值为51.5～55.5，所述PREN值＝Cr％+3.3×Mo％+16×N％，Cr wt.％为双相不锈钢中Cr元素的重量百分比值，Mo wt.％为双相不锈钢中Mo元素的重量百分比值，N wt.％为双相不锈钢中N元素的重量百分比值。

6.一种如权利要求1所述的双相不锈钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(2)浇铸：将步骤(1)的钢水浇铸成钢坯；

7.根据权利要求6所述的双相不锈钢的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的浇铸为模铸、连铸中的任一种。