[发明专利]高铬高锰高氮双相不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铬高锰高氮双相不锈钢及其制备方法，属钢铁材料技术领域。

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，可采用增加锰和氮的含量。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)。通过适当的铬、镍、钼，以及锰和氮等的比例配合，以及成熟的热处理工艺，可以在提高铬，锰，氮，降低镍、钼的同时得到理想的相比例，这样不但提高双相不锈钢的力学性能，而且使其抗腐蚀性能也得到很大的提高。此外，由于近年来金属镍价格波动很厉害，降低不锈钢中镍的含量有利于维持不锈钢市场的稳定。所以科研人员在提高不锈钢的性能的同时保持不锈钢市场的稳定这方面做了大量的探索。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本且具有良好耐腐蚀性和热加工性的高铬高锰高氮双相不锈钢。

本发明的另一目的是提供一种高铬高锰高氮双相不锈钢的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高铬高锰高氮双相不锈钢，其特征在于该不锈钢的化学成分及质量百分比为：0＜C≤0.05％，S≤0.01％，Si≤1.0％，P≤0.015％，Cr：28.0～30.0％，Mn：10.0～14.0％，Ni：0～3.0％，N：0.50～0.70％，B：0.001～0.01％，稀土Ce或Y：0.005～0.20％，从Mo、W、Cu中选出的至少一种元素，其含量分别为Mo：0.3～1.5％、W：0.3～3.0％、Cu：0.3～1.5％，Fe为余量。

一种高铬高锰高氮双相不锈钢的制备方法，其特征在于：采用常规的不锈钢熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封稀土中间合金投入，该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，最终制得高铬高锰高氮双相不锈钢。

本发明成分范围内的不锈钢在850～1200℃范围均为双相区，奥氏体含量约在40～60％变化，室温的拉伸断裂强度在900～1100Mpa范围，屈服强度在650～850Mpa范围，断裂延伸率在20～50％范围，点蚀点位在1000mV以上。

本发明的原理如下所述：

根据锰和氮可以代替镍和稀土在钢中的作用原理，大量试验研究发展，用适量的廉价锰和氮可以稳定双相钢中的奥氏体，从而降低贵重镍的用量；同时向该双相不锈钢合金中加入稀土Ce或Y后，合金中的硫含量大大降低或形成高熔点的稀土硫化物弥散于基体中，避免了低熔点硫化物存在于相界上，从而有效地改善了钢的高温热塑性。

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       28.7％

Mn       12.3％

Ni       2.1％

Mo       1.0％

N        0.58％

C        0.036％

稀土Y    0.105％

Si       0.7％

S        0.006％

P        0.013％

B        0.003％

Fe    余量

采用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，即事先制备好中间合金。中间合金的组成为Fe和Y的合金，Fe-Y中间合金中Y的质量百分含量为15％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得高氮超低镍超级双相不锈钢。铸态经热锻、热轧，之后1050℃固溶处理，其室温拉伸断裂强度大于900MPa，屈服强度大于700MPa，断裂延伸率大于33％，点蚀点位大于1130mV。

实施例2

本实施例中，采用双相不锈钢的成分及重量百分比如下：