[发明专利]一种含Mo铁素体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种合金及其制造方法，尤其涉及一种耐腐蚀性能良好的含Mo不锈钢及其制造方法。

背景技术

目前中国市场太阳能热水器使用不锈钢的材质主要是SUS304钢种。SUS304不锈钢塑性、加工性、可焊性、耐均匀腐蚀能力等综合性能优良，表面美观，简单实用，是能够在国内太阳能热水器行业普遍使用的主要原因。

但SUS304不锈钢在太阳能热水器尤其是内胆中的应用实践表明，该钢种在耐点蚀、氯离子应力腐蚀以及缝隙腐蚀等局部耐蚀性能方面并不理想，导致该钢种存在一些难以克服的腐蚀问题，集中表现在太阳能热水器的焊缝和冲孔处易发生点蚀和应力腐蚀开裂，端盖与筒体连接处易发生点蚀和缝隙腐蚀，这是因为太阳能热水器内胆除了要求材料具有良好的强度、塑性、可焊性和成形性外，还对材质的耐点蚀、氯离子应力腐蚀以及缝隙腐蚀等耐蚀性能具有很高的要求，而SUS304钢种为含Ni的奥氏体不锈钢，其在氯离子水介质环境中的耐腐蚀性不佳。

与SUS304钢种同为含Ni奥氏体不锈钢的SUS316L，由于含2～3％的Mo，比SUS304钢的耐蚀能力尤其是点蚀能力大大加强，并且可焊性同样优良，因此在欧美等经济发达国家已是列入标准得到广泛应用的热水箱材料。但SUS316L钢种应用于太阳能热水器行业仍然存在一定的不足，突出表现在合金成本高、受Ni价波动影响较大、在氯离子水介质环境中的耐应力腐蚀能力仍然不足等等。

欧美和日本等国外经济发达区域已经大力推广并广泛应用含Mo的超纯铁素体不锈钢在太阳能热水器行业和电热水器行业，代表钢种主要是SUS444，含Mo量1.75～2.5％。SUS444钢种在氯离子水介质环境中具有良好的耐点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀性能，特别适合热水器对材质的耐蚀要求。

相比于SUS304和SUS316L等奥氏体不锈钢，SUS444钢种的优劣势同样明显，其优点在于其耐点蚀、氯离子应力腐蚀和缝隙腐蚀能力优良，特别适合于热水器使用环境要求，材料成分体系中不含Ni，不容易受Ni原料价格波动的影响，材料成本相对低于奥氏体不锈钢，强度高。其缺点在于可焊性明显不如奥氏体不锈钢，对焊接工艺和设备要求较高，加工效率低，母材以及焊缝的成形性相对较差，对冲压模具和成形工艺相对有一定的要求。上述原因导致了尤其是对价格更加敏感的国内太阳能行业广泛采用SUS444替代现有奥氏体不锈钢在热水器内胆中的使用步伐缓慢。

在此背景下，有必要开发一种在氯离子水介质环境中具有比SUS304和SUS436L优越的耐蚀性能的节Mo型铁素体不锈钢，此外该钢种还应当兼具比SUS444钢种更好的可焊性、成形性以及成本竞争力，以更大程度满足现阶段太阳能热水器行业对不锈钢材质的性价比综合需求，加快铁素体不锈钢替代奥氏体不锈钢在国内太阳能热水器行业中的应用步伐。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于水系统的含Mo铁素体不锈钢及其制造方法，该钢种能够克服上述现有钢种的缺点，同时兼具其优点，在水介质中具有优良的耐点蚀和耐应力腐蚀性能，同时还具有较好的成形性和可焊性，以便于制造和加工。

发明人在充分分析钢种SUS444和SUS436L成分设计和性能特点的基础上，在本发明中通过提高Cr元素的含量，同时降低Mo元素的含量，以达到在降低合金成本的同时尽可能保持材料的耐点蚀性能和耐氯离子应力腐蚀性能，使新设计的钢种耐点蚀能力介于SUS304钢种和SUS444钢种之间，耐氯离子应力腐蚀性能和SUS444相当，以满足水系统介质的耐蚀性要求。同时通过降低Mo含量，提高钢种的成形性和可焊性。此外，通过加入少量Cu元素，来利用Cu元素增强铁素体不锈钢钝化膜中Cr元素的富集作用，提高新设计的钢种的耐均匀腐蚀性能和耐点蚀性能，同时利用Cu元素有利于提高材料冷加工性能的作用，进一步新钢种的成形性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种含Mo铁素体不锈钢，其化学元素质量百分比含量为：

C≤0.025；N≤0.025；Si≤1.0；Mn≤1.0；P≤0.04；S≤0.03；20.0＜Cr≤22.0；0＜Cu≤1.0；(Ni+Cu)≤1.3；0.5≤Mo≤1.2；10(C+N)≤Ti+Nb≤0.8；O≤0.015％；余量为Fe及替他不可避免的杂质。

优选地，所述含Mo铁素体不锈钢的化学元素质量百分比含量为：