[发明专利]一种表面耐蚀性优良的双相不锈钢冷轧板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种表面耐蚀性优良的经济型双相不锈钢冷轧板及其制造方法。

背景技术

双相不锈钢由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中每相比例不少于30％。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好，同时保留了铁素体不锈钢导热系数高、膨胀系数小的优点。双相不锈钢的屈服强度与奥氏体不锈钢相比显著提高，耐氯化物应力腐蚀断裂能力明显高于300系奥氏体不锈钢，同时具有优异的耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力。

经济型双相不锈钢特指一类Cr含量在21％左右，且含镍量低，同时不含钼、钨或仅含少量的钼、钨的双相不锈钢，由于采用Mn、N代替Ni，因此成本较低，是取代传统奥氏体不锈钢的理想材料。欧洲专利局专利EP1327008公布了一种1.1～1.7％Ni，0.15～0.3％N的Cr21系经济型双相不锈钢。Cr21系经济型双相不锈钢中都含有较高含量的N，利用氮的强奥氏体化作用来代替钢中昂贵、稀缺的镍，稳定或控制适宜相比例，同时氮含量的增加可以显著提高强度和耐腐蚀性能。ASTMA240中将21％Cr左右的经济型双相不锈钢纳入标准，一般称为经济型双相不锈钢2101。

现有的经济型双相不锈钢冷轧板一般通过冶炼、热轧和冷轧退火的工序制备。Cr21系经济型双相不锈钢中高的氮含量导致冶炼过程难度很大，尤其是氮含量大于0.25％时，高含量的氮很难在冶炼过程中加入到钢液中，铸造过程中高的氮含量又容易逸出形成气孔等缺陷；同时，由于双相不锈钢具有两相结构，在加工过程中两相变形能力和行为不同，因此易产生热裂纹，经济型双相不锈钢中高的氮含量更导致热塑性下降，因此热加工过程中易产生严重边部裂纹，限制了该双相不锈钢的生产和应用。

在这种情况下，采用渗氮法生产氮含量较高的Cr21系经济型双相不锈钢材料就成为一种可能的工艺。所谓渗氮法是将不含氮或者含氮较低的零件或钢带在一定温度下置于含氮气氛中，氮将渗透进零件或钢带表面，并以固溶形式存在。采用表面氮合金化技术，能显著提高不锈钢的耐腐蚀性，同时又可以节省能源、降低成本，目前主要用于奥氏体不锈钢零件的渗氮处理。

在EP0652300和CN1107187A中，公开了一种在不锈钢中形成高强度奥氏体表面层的表面渗氮方法，在1000～1200℃之间温度下渗氮，使接近成品形状的不锈钢零件表面部分富集溶解氮，该方法渗氮的压力较高，需要专用的热处理炉，用于不锈钢零件长时间渗氮处理，一般处理时间长达几十小时，生产效率较低，该表面层以奥氏体组织的高韧性为特征，导致尤其在冲击磨损、气蚀及空蚀情况下显著提高耐磨性，适合用来延长料流机械中不锈钢零部件的寿命。

EP890656A1中也采用了类似的方法，在1000～1200℃之间温度下长时间渗氮，但其整个渗氮过程中渗氮压力不是恒定的，而是分为两个不同的阶段，采用660mbar/7.5h+220mbar/7.5h工艺替代恒定压力220mbar/15h的工艺，从而加速了渗氮过程，使得渗氮层厚度和表面氮浓度增加，该方法也适用于不锈钢零件长时间、非常压下渗氮处理。上述渗氮处理主要针对奥氏体不锈钢零件，渗氮时间长，效率较低。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种含氮较高的表面耐蚀性优良的经济型双相不锈钢，同时，提供一种渗氮效率较高的制造该双相不锈钢的方法。

本发明的技术方案是，一种表面耐蚀性优良的双相不锈钢冷轧板，所述不锈钢冷轧板包括表面层和基体层，该经济双相不锈钢含有以下元素：Cr：19.0～23.0％，Ni：0.5～4.0％，C：0.01％～0.10％，Si：0.2％～1.0％，Mn：3.5％～6％，Mo：＜0.5％，W和/或Cu≤1.0％，所述双相不锈钢冷轧板表面层N含量为0.25～0.5％，所述基体层N含量为0.15～0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明所述的表面耐蚀性优良的双相不锈钢冷轧板，较好的是，所述表面层的氮以固溶形式存在，所述表面层的厚度为100～1000μm。本发明的表面耐蚀性优良的经济型双相不锈钢冷轧板由于经过渗氮处理，表面氮含量较高，基体氮含量为轧制后的常规氮含量。根据氮含量的区别划分为表面层和基体层，表面层的厚度即为高氮层氮的厚度。

根据本发明所述的表面耐蚀性优良的双相不锈钢冷轧板，较好的是，所述表面层奥氏体相含量在70～100％。

进一步地，所述基体层奥氏体相比例为45～55％。