[发明专利]一种双相不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及双相不锈钢，特别是涉及一种高强韧性(铁素体马氏体)双相不锈钢及其制造方法。

背景技术

随着人类环保意识的不断提高，近年来，人们提出了低碳经济和循环经济的概念。为减少对大气中CO₂的排放量和对大气的污染，人们对材料的使用寿命提出了更高的要求。在很多领域，传统的碳钢、耐候钢或涂镀板都已不能满足人们的使用要求，而被经济型不锈钢所替代。如：在铁路车辆领域，我国要求新一代铁路货车的使用寿命达到25年以上，此时，传统的耐大气腐蚀钢和涂镀板均难以满足这种要求。新一代高速、重载和长使用寿命的系列铁路货车车厢均使用经济型铁素体不锈钢：T4003、TCS345。各国在铁路客车领域，广泛应用301系列不锈钢制造客车车厢。使用不锈钢时，虽然初始制造成本较高，但由于其优良的耐腐蚀性能，使用寿命很长，且不用经常维护，因此，从长远来看，使用不锈钢相比碳钢还要经济，符合低碳环保的需求，并可以循环利用。不锈钢主要分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和铁素体奥氏体双相不锈钢几大类。铁素体不锈钢一般强度较低、冲击韧性特别是低温韧性较差，限制了其在对力学性能特别是韧性要求较高领域的应用。马氏体不锈钢由于马氏体的淬硬性，使得在焊接时易产生冷裂纹，也限制了其应用的广泛性。奥氏体不锈钢和铁素体奥氏体双相不锈钢一般含有很高的铬和镍，因此价格昂贵，也不易大量替代碳钢应用于工程机械、建筑结构、车辆制造等领域。

双相钢是在铁素体基体上分布不同种类和体积分数的硬相，从而使其具有良好的强度和塑性组合，从而极大地促进了其应用的广泛性。在碳钢领域，冶金科研工作者通过合理的成分设计、控制轧制及控制冷却路径，成功开发出各级别的热轧(铁素体马氏体)双相钢和冷轧(铁素体马氏体)双相钢。这类双相钢具有优良的强度和塑性组合，并广泛应用于汽车工业领域。而在不锈钢领域中，双相钢主要指的是铁素体奥氏体双相不锈钢，这类不锈钢具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，尤其是耐应力腐蚀性能。但是这类不锈钢含有很高的铬和镍，其价格极为昂贵，因此，仅应用于服役条件极为苛刻的场合。另一方面铁素体奥氏体双相不锈钢的热加工在铁素体奥氏体两相区进行，极易产生边裂、表裂等缺陷，热加工性能较差，因此，生产制造极为困难，进一步限制了其应用及推广。当不锈钢中奥氏体稳定化元素较少时，在铁素体奥氏体两相区退火后，奥氏体在随后的冷却中转变为马氏体。科研工作者根据这一原理，开发了铁素体马氏体双相不锈钢。根据铁素体马氏体的比例不同，可以得到不同级别高强度的双相不锈钢。但由于这类不锈钢中马氏体为未退火的马氏体，因此，其塑性较差，延伸率低于30％，一般在20％左右；其低温冲击韧性也不理想，仅能应用于对塑性和韧性要求不高的场合。这种(铁素体马氏体)双相不锈钢在塑性和韧性上的不足，限制了其应用和推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度且韧性优良的(铁素体马氏体)双相不锈钢，以满足人们对力学性能和耐蚀性能优良的经济型不锈钢的需求。

为实现上述目的，本发明的(铁素体马氏体)双相不锈钢，其按重量百分比计的化学成分为：C≤0.02％，N≤0.02％，P≤0.03％，S≤0.015％，Si≤0.35％，Mn：1.0-3.0％，Cr：10.5-13.5％，Ni：0.5-1.5％，Ti：8(C+N)-0.35％，Nb+Mo：0.10-0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质，铁素体因子KFF在6.0-11.5。

优选地，C≤0.015％，更优选为0.001-0.015％，最优选为0.003-0.015％。

优选地，N≤0.015％，更优选为0.005-0.015％，最优选为0.006-0.013％。

优选地，P≤0.02％和S≤0.013％，更优选地P≤0.016％和S≤0.011％。

优选地，Si：0.15-0.35％，更优选为0.16-0.35％。

优选地，Mn：1.0-2.0％，更优选为1.01-1.95％。

优选地，Cr：10.7-13.5％。

优选地，Ni：0.5-1.45％。

优选地，Ti：0.1-0.35％，更优选为0.15-0.35％。

除非另有指明，本发明中含量均为重量百分比含量。

本发明的另一个目的是提供上述高强韧性(铁素体马氏体)双相不锈钢的制造方法。该方法，包括：

冶炼和连铸成连铸坯；

在900-1050℃温度区间进行热轧；