[发明专利]一种高纯铁素体不锈钢材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢产品及其制造领域，特别是涉及能改善焊接部位性能的高纯铁素体不锈钢材料及其制造方法。

背景技术

铁素体不锈钢，特别是C、N含量较低的中、高Cr系高纯或超纯铁素体不锈钢越来越多地受到青睐，这是因为它与传统的C、N含量较高的铁素体不锈钢相比，耐腐蚀性能和加工成形性能都有很大程度的提高，在许多应用场合其综合性能不亚于含镍的奥氏体不锈钢。但当铁素体钢作为结构件使用时，由于焊接过程中无法避免铁素体钢焊缝处粗大的晶粒，粗大的晶粒导致铁素体不锈钢构件焊缝的热裂纹敏感性提高和综合力学性能下降，特别是焊缝塑性下降造成后续成形过程的开裂概率增加。所以，有必要研究并开发出具有焊接凝固时能形成细晶组织的铁素体不锈钢，以此来改善铁素体不锈钢焊缝处的性能。

CN1314499A专利公布了能改善韧性和焊接部延性好的建筑外装饰用铁素体不锈钢及其制造方法，该专利通过控制钢中的稳定化比例(Nb+Ti)/(C+N)为8～24倍，控制Al氧化物大小为1μm以下和TiN析出物在2μm以下，来改善高纯铁素体不锈钢的焊缝塑性。该发明专利的不足是冶炼过程添加Ti会导致连铸过程钢液流动性变差，水口堵塞导致钢液成坯率低；Al的氧化物和Ti的氮化析出物尺寸在焊接过程无法有效控制，实施难度较大；同时该发明专利不涉及稀土的添加，对稀土元素的作用也未涉及，且主要化学成分C：0.015％，N：0.020％，Nb：0.36％以下，Ti：0.15％以下，Cr：24～32％，Mo：4％以下，属高铬系铁素体不锈钢，与本申请的中铬系高纯铁素体不锈钢成分和控制方法上有所不同。

另一个专利CN1376808A公布了一种加稀土的铁素体不锈钢，其化学成分属低铬系非高纯铁素体不锈钢，且未提及对铁素体焊接性能非常有害的元素N的控制，以及添加稀土时对氧含量的要求。该专利所提及的低Cr系铁素体不锈钢，从实施例就可看出，C含量很高，N不控制，Cr在15％以下，不属于超纯的铁素体不锈钢，钢中含有Ti但无Nb，添加稀土，其成分和产品类别与本发明有很大区别，且功能也不一样。其声明的稀土的主要作用在于与C，N元素结合来防止晶间腐蚀以及通过夹杂物变性来提高钢的性能。

发明内容

在铁素体不锈钢中添加我国富有的稀土元素，生产出一种焊缝晶粒细化的中铬系高纯铁素体不锈钢，用于改善高纯铁素体不锈钢焊缝抗焊接热裂纹能力和改善焊缝塑性，这对拓展高纯铁素体钢的用途会产生深远的影响。

针对上述目的，本发明提供一种具有良好焊接性能的中铬含稀土高纯铁素体不锈钢，同时还提供一种上述不锈钢的制备方法。

本发明的高纯铁素体不锈钢材料，其以重量百分数计的化学成分为：

C+N≤0.025

Si≤0.50

Mn≤0.50

P≤0.03

S≤0.01

Cr 18-20

Ni≤0.30

Mo 1.75～2.00

Nb 0.25～0.40

O≤0.015

稀土元素(RE) 0.01～0.10

其他元素0～0.10

其余为平衡元素Fe。

在上述化学成份中，铬是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并具有良好耐腐蚀性的合金元素。铁素体不锈钢在氧化性介质中，铬能使不锈钢的表 面上迅速生成氧化铬(Cr₂O₃)的钝化膜。铁素体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得是由于在介质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。铬对铁素体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性。主要表现在铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比如晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀以及某些条件下应力腐蚀的性能。本发明属于中铬级别高纯铁素体不锈钢，铬保持在18～20％。