CN102766823A

CN102766823A - 具有相变增塑效应的双相不锈钢及其制备方法

Info

Publication number: CN102766823A
Application number: CN2012102458829A
Authority: CN
Inventors: 肖学山; 冉庆选; 万建全; 马正欢; 李钧; 林根文
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明涉及一种具有相变增塑效应的双相不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。该双相不锈钢的成分及质量百分比：0<C≤0.04％，S≤0.006％，Si≤0.5％，P≤0.01％，Mn≤1.0%，Cr：20.5～21.5%，Ni：1.8～2.2％，Mo：0.8～1.2%，Cu：0.8～1.2%，N：0.15～0.23%，B：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入法，即事先制备好Fe-Ce中间合金或Fe-Y中间合金，经综合配料熔制后，浇注成型，经热锻、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得具有相变增塑效应的双相不锈钢。

Description

具有相变增塑效应的双相不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有相变增塑效应的双相不锈钢及其制备方法，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

双相不锈钢由奥氏体和铁素体组成。双相不锈钢的主要成分是铬、镍、钼，而其中镍是最昂贵的；为了降低成本，降低钢中镍的含量，可采用添加氮、铜等合金元素。随着AOD、VOD精炼工艺的发展，尤其是AOD炉中能够控制氮的加入，也促进了含氮双相不锈钢的开发，如2205钢其氮含量在0.15%左右。氮的加入不仅提高了钢的耐局部腐蚀性能，而且解决了不锈钢的焊接问题，使双相不锈钢成为一种可焊接的结构材料，大大拓展了双相不锈钢的应用范围。随着冶金技术的进一步发展和成本的降低，对氮的加入量也能够精确控制，从而出现了新的低镍高氮超级双相不锈钢，如UNSS32750（其氮含量在0.25～0.35%，含镍量在6～8%左右）和UNSS32906（其氮含量在0.30～0.40%，含镍量在5.8～7.5%左右）。但现有双相不锈钢的广泛应用仍然存在强度高和塑性差的矛盾、其热加工难度大和薄板延伸率低的问题，针对现有双相不锈钢的不足，有必要开发一种具有相变诱导塑性（TRIP）效应的经济型双相不锈钢，该类产品冷热加工性能优于现有双相不锈钢，同时具有优异的耐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有相变增塑效应和良好耐腐蚀性的经济型双相不锈钢合金材料。

本发明的经济型双相不锈钢合金材料，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：：0<C≤0.04％，S≤0.006％，Si≤0.5％，P≤0.01％，Mn≤1.0%，Cr：20.5～21.5%， Ni：1.8～2.2％，Mo：0.8～1.2%，Cu：0.8～1.2%，N：0.15～0.23%，B：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。

本发明的具有TRIP效应的经济型双相不锈钢合金材料的制备方法，其特征在于：采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入法，即事先制备好需用的中间合金；中间合金由铁和稀土金属组成，选用Fe-Ce或Fe-Y中间合金；两者的组成分别为：Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%；Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15%；经综合配料熔制后，浇注成型，经热锻、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得具有TRIP效应的双相不锈钢。该成分范围内的钢在850～1300℃范围均为双相区，奥氏体含量约在30～60％变化，经热锻和冷轧，再经一定固溶处理，室温的拉伸断裂强度在850～1200Mpa范围，屈服强度在500～700Mpa范围，断裂延伸率在40～60％范围，固溶态材料室温下在1mol/L的NaCl溶液中的临界点蚀点位大于500mv。

本发明的机理如下所述：

根据相变诱导塑性（TRIP）效应的原理，大量实验研究发现，经济型双相不锈钢控制合适的成分和合适的固溶处理，以及合适的冷热轧工艺，使双相不锈钢在变形过程中产生一定量的马氏体相变，从而有效地改善其塑性。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr 20.5%

Ni 1.9%

Cu 0.85%

Mo 1.0%

Mn 0.7%

N 0.18%

C 0.023%

稀土Ce 0.10%

Si 0.4%

S 0.004％

P 0.008％

B 0.001%

Fe 余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法，即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Ce的合金，Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，经热锻和冷轧，再经一定固溶处理，最终制得具有TRIP效应的双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于950MPa，屈服强度大于550MPa，断裂延伸率大于50％，固溶态室温下在1mol/L的NaCl溶液中的临界点蚀点位大于500mv。

实施例2

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr 20.8%

Ni 2.1%

Cu 1.0%

Mo 1.1%

Mn 0.5%

N 0.20%

C 0.028%

稀土Ce 0.10%

Si 0.50%

S 0.002%

P 0.010%

B 0.002%

Fe 余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法。即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Ce的合金，Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，经热锻、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得具有TRIP效应的双相不锈钢，其室温拉伸断裂强度大于1000MPa，屈服强度大于600MPa，断裂延伸率大于50％，固溶态室温下在1mol/L的NaCl溶液中的临界点蚀点位大于500mv。

实施例3

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及质量百分比如下：

Cr 21.5%

Ni 2.0%

Mo 0.9%

Cu 1.20%

Mn 0.9%

N 0.23%

C 0.021%

稀土Ce 0.10%

Si 0.30%

S 0.003%

P 0.007%

B 0.0015%

Fe 余量

采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法。即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Ce的合金，Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，经热锻和冷轧，再经一定固溶处理，最终制得具有TRIP效应的双相不锈钢合金材料，其室温拉伸断裂强度大于1050MPa，屈服强度大于630MPa，断裂延伸率大于50％，固溶态室温下在1mol/L的NaCl溶液中的临界点蚀点位大于500mv。

该类双相不锈钢材料具有优异的塑性，同时其抗蚀能力与奥氏体316系列大致相当，而力学性能优于奥氏体316系列，可以用作汽车、一般器械工程等方面，是替换316系列的最佳候选材料，可以大幅度降低原材料成本和减少材料用量。另外，该材料在900～1300℃内具有较好的热加工性，同时具有优异的冷加工性能。

Claims

1. 具有相变增塑效应的双相不锈钢，其特征在于具有如下的成分及质量百分比：0<C≤0.04％，S≤0.006％，Si≤0.5％，P≤0.01％，Mn≤1.0%，Cr：20.5～21.5%，Ni：1.8～2.2％，Mo：0.8～1.2%，Cu：0.8～1.2%，N：0.15～0.23%，B：0.001～0.01%，稀土Ce或Y：0.005～0.20%，其余部分为铁。

2. 按权利要求1所述的具有相变增塑效应的双相不锈钢的制备方法，其特征在于：采用常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入，稀土中间合金选用Fe-Ce或Fe-Y中间合金；两者的组成分别为：Fe-Ce中间合金中Ce的质量百分含量为23.5%，Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15%；经配料熔制后，浇注成型，经热锻、冷轧，再经合适的固溶处理，最终制得具有相变增塑效应的双相不锈钢。