CN114410938B - 一种提高s32205系双相不锈钢强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高S32205系不锈钢强度的方法，属于特殊不锈钢品种开发应用领域。一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法，包括以下步骤：步骤一：选择强化元素V及合适的含量：在S32205中添加0.30‑1.50 wt%的微合金钒；步骤二：维持铁素体相含量平衡：对Cr、Ni、Mo、N含量进行调整使铁素体相比例维持在30‑70%之间；步骤三：热轧：初轧温度1080‑1150℃，轧制时间3‑6min；步骤四：退火处理：在1000‑1100℃按0.3‑10min/mm进行退火处理。采用该方法实现了S32205板材强度提高20‑100MPa，同时保持了良好的冲击韧性。

Description

一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高S32205系不锈钢强度的方法，属于特殊不锈钢品种开发应用领域。
背景技术
S32205双相不锈钢在室温组织中奥氏体与铁素体共存，双相比例接近1：1，该钢种具有高强度（其屈服强度一般为奥氏体不锈钢的两倍）、良好的耐Cl-点蚀、耐应力腐蚀及焊接性能等突出优点，在石油化工、制盐、水工、造船、民用等领域得到广泛使用。
S32205双相不锈钢具有铁素体和奥氏体组织，双相组织相互阻碍，因此晶粒细小。同时钢中含有较高含量的氮，其强度比铁素体和奥氏体不锈钢都要高，能满足绝大部分行业的需求。
某些特殊行业对S32205板材的性能提出了更高的要求，需要更高的强度，同时还要保持良好的冲击韧性，目前的成分体系很难达到上述要求。因此，需研发出一种既能提升S32205强度，又能兼顾冲击韧性的技术方法。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法，包括以下步骤：
步骤一：选择强化元素V及合适的含量：在S32205中添加0.30-1.50 wt%的微合金钒；
步骤二：维持铁素体相含量平衡：对Cr、Ni、Mo、N含量进行调整使铁素体相比例维持在30-70%之间；
步骤三：热轧：初轧温度1080-1150℃，轧制时间3-6min；
步骤四：退火处理：在1000-1100℃按0.3-10min/mm进行退火处理。
进一步的讲，S32205系双相不锈钢的化学成分如下：C：0.050％-0.20%，Si≤1.00％，Mn：≤2.00％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：21.00％-23.00％， Ni：4.50％-6.50％，Mo：2.50％-3.50％，N：0.08％-0.20％，在上述成分体系下添加V：0.30％-1.50％，其余为铁和不可避免的杂质。
进一步的讲，本方法生产出的热卷表面合格，双相比例接近1:1，性能满足ASTM-A240/A240M的标准要求且强度提升20-100MPa。
本发明的有益效果是：1、合适的合金元素及退火制度保证了双相比例接近1：1，且组织中形成了适宜的、均匀的纳米级别钒的氮化物。
2、采用该方法实现了S32205板材强度提高20-100MPa，同时保持了良好的冲击韧性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图1：不同钒含量板材强度对比图。
图中横纵表为V含量，纵坐标为屈服强度。随着V含量的升高，屈服强度升高，当V含量0.8wt%时，强度提升84MPa。
附图2：不同钒含量板材冲击功对比图。
图中横纵表为V含量，纵坐标为板材的冲击功值。随着V含量的升高，冲击功值变化不大，不含钒的板材纵向冲击功值68J，含V 0.8wt%的纵向冲击功值62J。不含钒的板材横向冲击功值44J，含V 0.8wt%的纵向冲击功值43J，变化不大。
附图3：双相组织图。
图中为含V 0.8wt% 时双相不锈钢组织照片，其中黑色为铁素体，白色为奥氏体，铁素体组织含量为56%，奥氏体组织含量为44%。
附图4：组织中纳米尺寸钒的氮化物图。
图中为含V 0.8wt% 时组织中析出的钒的氮化物颗粒，尺寸为200nm左右。
具体实施方式
本发明针对S32205成分特点，添加钒形成钒的氮化物，利用纳米尺寸钒的氮化物析出强化，一方面大大提高了板材的强度，另一方面材料的冲击韧性未发生下降，满足了特殊行业需求。
本发明的技术方案是在S32205成分体系中加入一定量的钒，同时调整Cr、Ni、Mo、N含量使其双相组织维持在30-70%之间，通过退火处理获得均匀的双相组织和纳米尺寸钒的氮化物，利用析出强化作用大大提升了材料的强度，同时保持良好的冲击韧性。
本发明涉及的S32205系钢种包含美标的S32205、S31803，欧标的1.4462、X2CrNiMoN22-5-3，国标的S22253、S22053、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N、日标的SUS329J3L，其化学成分如下：
C：0.050％～0.20%，Si≤1.00％，Mn：≤2.00％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：21.00％～23.00％，Ni：4.50％～6.50％，Mo：2.50％～3.50％，N：0.08％～0.20％。在上述成分体系下添加V：0.30％～1.50％，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明的操作要点如下：
选择强化元素V及合适的含量
在S32205中添加0.30-1.50 wt%的微合金钒。
维持铁素体相含量平衡
对Cr、Ni、Mo、N含量进行调整使铁素体相比例维持在30-70%之间。
退火处理
在1000-1100℃按0.3-10min/mm进行退火处理。
退火的目的一方面使双相组织接近1：1，另一方面合适的退火工艺可形成均匀的不同纳米尺寸钒的氮化物，使得强度得到不同提升，冲击功发生不同改变。
本发明过程的机理：
适量钒的添加：钒是微合金元素，与氮具有很强的结合能力可形成微纳米级别钒的氮化物，一方面析出相可以阻碍位错运动，提高强度。另一方面析出相可作为双相再结晶的形核中心，细化晶粒，提升强度。钒含量过少，只能起到退火强化作用，强度提升不大；钒含量过多，过多的析出相会严重影响冲击韧性和腐蚀性能。
铁素体含量平衡：钒是铁素体形成元素，添加后铁素体相比例会上升。为了获得铁素体奥氏体双相比例接近1:1的组织，必须对其他元素进行调整。
退火：退火后一方面双相组织发生回复再结晶，另一方面组织中形成纳米尺寸钒的氮化物。同时退火时间的调整可以使得纳米尺寸钒的氮化物分布会更加均匀，且可小范围内调整钒的氮化物尺寸。
本发明生产出的热卷表面合格，双相比例接近1:1，性能满足ASTM-A240/A240M的标准要求且强度提升20-100MPa。
下面结合实施例详细说明本方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例一
S32205的化学成分如下：
C：0.025％  Si：0.55％  Mn：1.18％  P≤0.030％  S≤0.020％  Cr：22.12％Ni：5.50％  Mo：3.0％  N：0.17％  V：0.35％  其余为铁和不可避免的杂质。
热轧：1250℃的钢坯在初轧温度1080-1150℃保温3min/mm。
退火处理：1050℃ 保温 2min/mm。此退火工艺下钒的氮化物析出尺寸在100nm左右，铁素体相含量为52%，强度提高20MPa，冲击功纵向未变化，横向提升20J。
实施例二：
S32205的化学成分如下：
C：0.023％  Si：0.51％  Mn：1.23％  P≤0.030％  S≤0.020％  Cr：21.5％Ni：5.10％  Mo：2.8％  N：0.16％  V：0.80％  其余为铁和不可避免的杂质。
热轧：1220℃的钢坯在初轧温度1080-1150℃保温5min/mm。
退火处理：1080℃ 保温 1min/mm。此退火工艺下钒的氮化物析出尺寸在200-500nm左右，铁素体相含量为56%，强度提升84MPa，横纵向冲击功变化不大。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：选择强化元素V及合适的含量：在S32205中添加0.30-1.50 wt%的微合金钒；
步骤二：维持铁素体相含量平衡：对Cr、Ni、Mo、N含量进行调整使铁素体相比例维持在30-70%之间；
步骤三：热轧：初轧温度1080-1150℃，轧制时间3-6min；
步骤四：退火处理：在1000-1100℃按0.3-10min/mm进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法，其特征在于：S32205系双相不锈钢的化学成分如下：C：0.023％-0.025%，Si≤1.00％，Mn：≤2.00％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：21.00％-23.00％， Ni：4.50％-6.50％，Mo：2.50％-3.50％，N：0.08％-0.20％，在上述成分体系下添加V：0.30％-1.50％，其余为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法，其特征在于：本方法生产出的热卷表面合格，双相比例接近1:1，性能满足ASTM-A240/A240M的标准要求且强度提升20-100MPa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121340B (fi) * 2008-12-19 2010-10-15 Outokumpu Oy Dupleksinen ruostumaton teräs
SE534779C2 (sv) * 2010-03-03 2011-12-20 Sandvik Intellectual Property Metod för att tillverka en trådprodukt av rostfritt stål
FI125854B (fi) * 2011-11-04 2016-03-15 Outokumpu Oy Dupleksi ruostumaton teräs
CN103233180A (zh) * 2013-05-17 2013-08-07 宝山钢铁股份有限公司 一种高强度双相不锈钢管及其制造方法
US10633726B2 (en) * 2017-08-16 2020-04-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Methods, compositions and structures for advanced design low alloy nitrogen steels
CN112899444B (zh) * 2021-01-20 2022-03-25 东北大学 一种高强高韧铁素体-奥氏体双相不锈钢的热处理工艺

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