[发明专利]一种中低温强度优异的奥氏体不锈钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢制备方法，特别涉及一种中低温强度优异的奥氏体不锈钢板及其制造方法。该不锈钢可以用于20～350℃使用环境。由于其具有优异的中低温强度，可以替代现有的使用材料，从而达到减轻材料重量的目的。

背景技术

18-8系列奥氏体不锈钢由于在高温和极低温度下都具有良好的塑韧性、冷热加工性能和耐局部腐蚀性能而被广泛用于石油、化工、宇航和能源等领域，这些领域要求材料使用温度最低可达到-196℃，最高可达到600-700℃。随着能源的紧张和市场的竞争加剧，越来越多的行业要求设备的轻型化和大型化，这就对不锈钢在不同使用温度下的强度提出了更多的要求。为便于描述和根据奥氏体不锈钢的不同使用环境，将奥氏体不锈钢使用温度分为以下三类：20℃以下温度称为低温，20～350℃称为中低温，而大于350℃以上温度称为高温。

18-8系列奥氏体不锈钢在室温和高温下都为奥氏体组织，不能通过热处理方式来提高其强度。对于室温以下温度使用的18-8系列不锈钢，一般可以采用氮合金化或通过冷加工产生马氏体转变来提高强度。如美国专利US4849166A提供一种亚稳奥氏体不锈钢，其成分重量百分比为：C≤0.10％、Mn 0.5～4.0％、Si 1.5～2.95％、S≤0.004％、Cr 12.00～18.00％、Ni≤8.0％、N≤0.15％、C+N≤0.10、Cu 0.5～3.5％；其通过降低合金中的奥氏体稳定化元素，通过冷加工后形成马氏体而获得室温下高强度奥氏体不锈钢，但由于在100～350℃长时间保温会使亚稳α′马氏体消失，从而又使冷变形后获得的高强度降低和消失。因此该类钢并不适用于在中低温下使用。

对于350℃以上温度使用的不锈钢，如SUS304H、SUS316H、SUS321和SUS347等18-8系奥氏体不锈钢，一般通过添加合金元素Cu、Nb、N、Si等来提高其高温强度和蠕变性能。如美国专利US2004234408，其成分重量百分比为：C 0.05～0.15％、Mn 0.1～3.0％、Si≤2.0％、S≤0.04％、P≤0.01％、Cr 20.00～28.00％、Ni 15～55％、N 0.05～0.3％、Nb 0.1～0.8％、Cu 2～6％、V0.02～1.5％、Al 0.001～0.1％、微量B、稀土；其通过添加Nb、V、Cu和N，在使用温度下形成第二相来提高其高温蠕变强度；

日本专利JP58120766A，其成分重量百分比为：C 0.02～0.20％、Mn≤2.0％、Si≤2.0％、Cr 10～2％、Ni 10～25％、Mo 1～8％、B 0.001～0.02％、稀土微量、Nb 0.01～2％、Nb、Ta或复合、Cu 2～7％、Co、W等微量，其是在18-8不锈钢的基础上添加大量的Al、Mo、Ti、Nb以及微量的Mg和Y元素来提高其高温蠕变强度。这些合金元素的添加虽然也可以提高中低温力学性能，但会造成材料的制造难度和原料成本明显增加，且提高材料强度所采用的方法不同于本发明所发明的内容。

传统316L奥氏体不锈钢，其ASTM标准成分为：C≤0.030％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.030％、Ni 10.00～14.00％、Cr16.00～18.00％、Mo 2.00～3.00％，N≤0.10％，制造工艺为：冶炼；热轧，其加热温度为1240～1300℃，保温时间为大于1min/mm，终轧温度大于950℃；水冷至卷曲温度，空冷；退火酸洗：退火温度为1050～1150℃，退火后直接水冷至室温，然后再酸洗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中低温强度优异的奥氏体不锈钢板及其制造方法，其制造工艺简单，适用于中低温环境下使用，可应用于对奥氏体不锈钢强度有较高要求的化工、能源和压力容器等领域。

本发明的技术方案是，

一种中低温强度优异的奥氏体不锈钢板，其成分重量百分比为：

C≤0.030％

Si≤1.00％

Mn≤2.00％

P≤0.045％

S≤0.030％

Ni 10.00～13.00％

Cr 16.00～18.00％

Mo 2.00～3.00％

N 0.04～0.10％

0＜Nb≤0.30％

B  0.0015～0.0040％

稀土元素Ce、Dy、Y、Nd中的一种或一种以上，小于0.30％；且铸态奥氏体不锈钢中的高温铁素体δ含量小于2％，其中δ含量采用下式计算：