[发明专利]一种免固溶处理高性能双相不锈铸钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于双相不锈铸钢材料技术领域，具体的说是涉及一种免固溶处理的高性能高氮低镍双相不锈铸钢合金材料及其制造方法。 

背景技术

双相不锈钢同时具备铁素体和奥氏体不锈钢的优点。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，且保留了铁素体不锈钢的热导率高、线膨胀系数小、具有超塑性等特点；而与奥氏体不锈钢相比，则其强度较高，特别是屈服强度显著提高，且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能都有明显的改善。 

中国自二十世纪七十年代中期开始发展双相不锈钢，钢铁研究总院最早从事这方面的工作，00Cr₁₈Ni₅Mo₃Si₂双相不锈钢已纳入国家标准GB1220、GB3280、GB4237。八十年代初期，在分析国外双相不锈钢发展的基础上，研究了氮元素在改善双相不锈钢耐应力腐蚀和孔蚀的机制，并且结合国内各特殊钢厂生产含氮不锈钢的成熟经验，确定了以发展含氮双相不锈钢为主的研究方向。五二研究所研制成功了新型稀土双相不锈钢SG52，该钢采用稀土改性，并以氮代镍，具有良好的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。上海大学肖学山申请了多项双相不锈钢专利，但都需要固溶处理而且对耐蚀性没有研究。 

为了满足一些极端恶劣环境对材料耐腐蚀性的要求，许多科研机构一直致力于开发具有更高耐蚀性的超级双相不锈钢，这些新钢种普遍特点在于含有很高的铬、钼、氮元素。而作为不锈钢重要组成成分的镍元素，其原料价格约占不锈钢价格的40％-45％，镍金属最大用户就是不锈钢，其比率达到65％。由于近几年不锈钢需求旺盛，我国镍资源远远满足不了不锈钢行业的需求，仍需进口大量的镍金属。在镍金属严重紧缺的情况下，如何少用镍甚至不用镍，发展新型的低镍不锈钢是一个途径。而氮元素作为镍的替代加入元素，可提高奥氏体稳定性、平衡双相不锈钢中相的比例，在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度，代替不锈钢中镍的作用最突出。工程与材料科学部也将发展以氮代镍的资源节约型不锈钢列入金属学科2006至2010年的研究目标。免固溶处理技术的应用，能在保证材料性能达到要求的前提下，达到省能，省劳动力和省设备的目的。所以研究开发免固溶处理的高氮低镍型超级双相不锈铸钢不仅可以满足日益增长的不锈钢需求，而且可以创造巨大的经济效益。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种免固溶处理高性能双相不锈铸钢及其制造方法，本发明所提供的双相不锈铸钢材料在铸态下的力学性能及耐蚀性能超过经固溶处理的超级双相不锈铸钢，在保证材料性能的前提下，能达到节能减排的目的；同时由于该合金含镍量低于超级双相不锈铸钢，使得成本下降，具有显著经济效益。在成型过程中，设备要求及工艺简单，可制造各种形状复杂的零件。所制备的双相不锈钢铸钢能广泛应用于石化工业、海洋工程等强腐蚀环境。 

本发明所述高氮低镍的高性能双相不锈铸钢含有下列重量百分比的化学成分：C≤0.03％；Si≤0.5％；Mn：0.8％-1.5％；Ni：5.8％-7.5％；Cr：28％-30％；Mo：1.5％-2.6％；Cu：0.7％-0.9％；N：0.3％-0.5％；V+W≤0.5％；剩余成分为铁，以上元素构成了具有高性能的双相不锈铸钢材料。 

本发明所述高氮低镍的高性能双相不锈铸钢的制备方法的主要步骤包括： 

(1)炉料及其准备： 

所述炉料为：原料有不锈钢(316L不锈钢)、钼铁(含碳量小于0.2％，含钼量大于60％)、微碳铬铁(含碳量小于0.03％，含铬量大于60％)、电解铜(含铜量大于99.0％)、氮化合金(氮化铬铁)(含碳量小于0.03％，含氮量大于8％)和钨铁(含钨量大于70％)，工业纯铁。所述炉料按照重量百分比为：不锈钢65-66％、钼铁1.1-1.4％、微碳铬铁21-23％、电解铜0.7％、氮化合金6.8％、钨铁0.4％、余量为工业纯铁，所述炉料的重量总和为100％。 

(2)加料制备： 

按照所述的原料用量，先加不锈钢融化形成熔池，然后分别加入工业纯铁、钼铁、微碳铬铁、电解铜和钨铁；当温度达到1620℃时，采用普通硅钙锰合金按常规不锈钢脱氧方式进行脱氧，合金加入量为总重量的0.4％。脱氧处理后，加入氮化合金起增氮作用，加入后大约3-5min后，充分吸收排渣，最后进行浇注成形，制备成各种双相不锈铸钢铸件。