CN116145052A - 一种低温冲击韧性好的双相不锈钢及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低温冲击韧性好的双相不锈钢及其制备工艺，属于不锈钢生产技术领域，其包括所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04‑0.08％、Mn：2.2‑3.3％、Cr：20.5‑21.2％、Ni：3.1‑3.4％、N：0.10‑0.12％、V：0.12‑0.20％、Re：0.04‑0.06％、Nb：0.03‑0.07％、Ti：0.09‑0.12％、W：0.6‑0.9％；本发明制备的不锈钢，具有优异的可塑性，同时增强不锈钢耐腐蚀性获得高韧性的铁素体不锈钢热轧材料，有效地避免了材料的冲压开裂问题，特别是在冬季或北方地区使用时，更体现了高韧性的优势。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢生产技术领域，尤其涉及一种低温冲击韧性好的双相不锈钢及其制备工艺。
背景技术
不锈钢是不锈耐酸钢的简称，是耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种。不锈钢主要类型包括铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢等，具有耐腐蚀、耐热等特性。其耐蚀性随含碳量的增加而降低，大多数不锈钢的含碳量均较低。双相不锈钢指其固淬组织中奥氏体相和铁素体相各占一半，其中最少相的含量要超过30％的钢种。在正确控制化学成分和热处理工艺条件下，双相不锈钢(DSS)兼有铁素体和奥氏体不锈钢特点。它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性结合在一起，具有良好的力学和耐腐蚀性能；双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，塑性、韧性比铁素体更高，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，无室温脆性，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。因此，双相不锈钢作为结构材料具有良好的力学和耐腐蚀性能得到迅速发展。现在己广泛应用于各工业领域，诸如纸浆和造纸、陆上和海上的油气工业、化学加工工业、运输业(化学品船和槽车)、制药和食品工业以及建筑业等。大多用来制造反应容器，各种工业设备和输送管道等。
不锈钢由高温到低温均是铁素体组织，热轧后的黑皮卷在热退火后获得组织粗大的铁素体组织，导致该材料韧脆转变温度(DBTT)高，即在低温条件下抗冲击能力差，在冲压加工过程中易开裂，尤其是在冬季或者气温较低的北方地区，为此我们提出一种低温冲击韧性好的双相不锈钢及其制备工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温冲击韧性好的双相不锈钢及其制备工艺，克服了现有技术的不足，旨在解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04-0.08％、Mn：2.2-3.3％、Cr：20.5-21.2％、Ni：3.1-3.4％、N：0.10-0.12％、V：0.12-0.20％、Re：0.04-0.06％、Nb：0.03-0.07％、Ti：0.09-0.12％、W：0.6-0.9％、Cu：0.02-0.4％，余量为铁和杂质。
作为本发明的一种优选技术方案，，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04％、Mn：2.2％、Cr：20.5％、Ni：3.1％、N：0.10％、V：0.12％、Re：0.04％、Nb：0.03％、Ti：0.09％、W：0.6％、Cu：0.02％，余量为铁和杂质。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.06％、Mn：2.8％、Cr：20.8％、Ni：3.2％、
N：0.11％、V：0.16％、Re：0.05％、Nb：0.05％、Ti：0.11％、W：0.7％、Cu：0.21％，余量为铁和杂质。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.08％、Mn：3.3％、Cr：21.2％、Ni：3.4％、N：0.12％、V：0.20％、Re：0.06％、Nb：0.07％、Ti：0.12％、W：0.9％、Cu：0.4％，余量为铁和杂质。
本发明另一方面公开一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为35-45℃，采用连铸时控制过热度为32-40℃，连铸时板坯拉速为1.1-1.8m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1100-1150℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，加热温度为1200-1250℃，将轧制后的坯料在1100℃-1150℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度为800℃-900℃，保温时间为6-10小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中，冷却工艺采用水冷处理。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤三中，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤四中，退火温度控制在1080-1090℃，确保奥氏体相含量52-56％。
本发明的有益效果：
1、通过将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼，并在合适的温度区间进行热轧加工，获得高韧性的铁素体不锈钢热轧材料，有效地避免了材料的冲压开裂问题，特别是在冬季或北方地区使用时，更体现了高韧性的优势。
2、通过将连铸坯或者铸坯加热，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，得到双相不锈钢，经本发明制备工艺制备的不锈钢，具有优异的可塑性，同时增强不锈钢耐腐蚀性。
本发明制备的不锈钢，具有优异的可塑性，同时增强不锈钢耐腐蚀性获得高韧性的铁素体不锈钢热轧材料，有效地避免了材料的冲压开裂问题，特别是在冬季或北方地区使用时，更体现了高韧性的优势。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，包括所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04％、Mn：2.2％、Cr：20.5％、Ni：3.1％、N：0.10％、V：0.12％、Re：0.04％、Nb：0.03％、Ti：0.09％、W：0.6％、Cu：0.02％，余量为铁和杂质。
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为35℃，采用连铸时控制过热度为32℃，连铸时板坯拉速为1.1m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1100℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，冷却工艺采用水冷处理加热温度为1200℃，将轧制后的坯料在1100℃℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度控制在1080℃，确保奥氏体相含量52％，保温时间为6小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
实施例二
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，包括所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.06％、Mn：2.8％、Cr：20.8％、Ni：3.2％、N：0.11％、V：0.16％、Re：0.05％、Nb：0.05％、Ti：0.11％、W：0.7％、Cu：0.21％，余量为铁和杂质。
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为40℃，采用连铸时控制过热度为36℃，连铸时板坯拉速为1.4m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1130℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，冷却工艺采用水冷处理加热温度为1225℃，将轧制后的坯料在1130℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度控制在1085℃，确保奥氏体相含量54％，保温时间为8小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
实施例三
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，包括所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.08％、Mn：3.3％、Cr：21.2％、Ni：3.4％、N：0.12％、V：0.20％、Re：0.06％、Nb：0.07％、Ti：0.12％、W：0.9％、Cu：0.4％，余量为铁和杂质。
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为45℃，采用连铸时控制过热度为36℃，连铸时板坯拉速为1.8m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1150℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，冷却工艺采用水冷处理加热温度为1250℃，将轧制后的坯料在1150℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度控制在1090℃，确保奥氏体相含量56％，保温时间为10小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
实施例四
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，包括所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.07％、Mn：2.9％、Cr：20.9％、Ni：3.3％、N：0.12％、V：0.18％、Re：0.06％、Nb：0.06％、Ti：0.11％、W：0.8％、Cu：0.03％，余量为铁和杂质。
一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为44℃，采用连铸时控制过热度为37℃，连铸时板坯拉速为1.6m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1150℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，冷却工艺采用水冷处理加热温度为1250℃，将轧制后的坯料在1150℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度控制在1090℃，确保奥氏体相含量56％，保温时间为10小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
对比例一
本对比例与实施例1的差别在于，双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.01％、Mn：2.0％、Cr：18％、Ni：2％、N：0.10-0.12％、V：0.12-0.20％、Re：0.04-0.06％、Nb：0.03-0.07％、Ti：0.09-0.12％、W：0.6-0.9％、Cu：0.02-0.4％，余量为铁和杂质。
对比例二
本对比例与实施例1的差别在于，双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：1％、Mn：4％、Cr：24％、Ni：4％、N：0.2％、V：0.12-0.20％、Re：0.04-0.06％、Nb：0.03-0.07％、Ti：0.09-0.12％、W：0.6-0.9％、Cu：0.02-0.4％，余量为铁和杂质。
对以上实施例和对比例进行性能测试，得到以下表格：
抗腐蚀性的测试为将实施例1-4以及对比例1-4制得的不锈钢浸泡在含量为10％硫酸溶液中测得的抗腐蚀性。
通过以上数据表格可以看出，本申请制备的不锈钢在冲击韧性、断裂韧性和抗腐蚀方面表现性能优异，极大的提升不锈钢性能。本发明制备的不锈钢，具有优异的可塑性，同时增强不锈钢耐腐蚀性获得高韧性的铁素体不锈钢热轧材料，有效地避免了材料的冲压开裂问题，特别是在冬季或北方地区使用时，更体现了高韧性的优势。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，其特征在于，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04-0.08％、Mn：2.2-3.3％、Cr：20.5-21.2％、Ni：3.1-3.4％、N：0.10-0.12％、V：0.12-0.20％、Re：0.04-0.06％、Nb：0.03-0.07％、Ti：0.09-0.12％、W：0.6-0.9％、Cu：0.02-0.4％，余量为铁和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，其特征在于，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.04％、Mn：2.2％、Cr：20.5％、Ni：3.1％、N：0.10％、V：0.12％、Re：0.04％、Nb：0.03％、Ti：0.09％、W：0.6％、Cu：0.02％，余量为铁和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，其特征在于，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.06％、Mn：2.8％、Cr：20.8％、Ni：3.2％、
N：0.11％、V：0.16％、Re：0.05％、Nb：0.05％、Ti：0.11％、W：0.7％、Cu：0.21％，余量为铁和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢，其特征在于，所述双相不锈钢化学成分重量百分比及其质量百分比包括为：C：0.08％、Mn：3.3％、Cr：21.2％、Ni：3.4％、N：0.12％、V：0.20％、Re：0.06％、Nb：0.07％、Ti：0.12％、W：0.9％、Cu：0.4％，余量为铁和杂质。
5.一种根据权利要求1所述的低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照所述双相不锈钢化学成分及其重量百分比称取原料，将纯铁在真空熔炼炉中熔融，的钢水熔化，然后依次加入C、M、Cr、Ni、N、V、Re、Nb、Ti、W、Cu，进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯，采用模铸时控制过热度为35-45℃，采用连铸时控制过热度为32-40℃，连铸时板坯拉速为1.1-1.8m/min；
步骤二、将步骤一制得的连铸坯或者铸坯加热至1100-1150℃，将所述连铸坯或钢锭沿纵向进行变形比为1.5的压缩变形，然后沿纵向进行拔长变形，制成锻造状态坯料，保温，保温时间为0.5h；
步骤三、将锻造好的坯料热轧成12mm厚的板，热轧后按照常规工艺冷却，加热温度为1200-1250℃，将轧制后的坯料在1100℃-1150℃固溶处理0.6h后得到半成品双相不锈钢；
步骤四、将半成品双相不锈钢送到送入罩式退火炉中，退火温度为800℃-900℃，保温时间为6-10小时，退火后进行酸洗，得到双相不锈钢成品。
6.根据权利要求5所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中，冷却工艺采用水冷处理。
7.根据权利要求5所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，其特征在于，步骤三中，坯料总变形比为6，横向变形比/纵向变形比为0.4。
8.根据权利要求5所述的一种低温冲击韧性好的双相不锈钢的制备工艺，其特征在于，所述步骤四中，退火温度控制在1080-1090℃，确保奥氏体相含量52-56％。
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