[发明专利]一种高耐腐蚀性高韧性高铬铁素体不锈钢钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐腐蚀性高韧性高铬铁素体不锈钢钢板及其制造方法，该钢的韧脆转变温度在-40℃以下，点蚀电位在1000mv以上，临界点蚀温度在70℃以上，在沸腾的1％质量百分比浓度的盐酸中腐蚀速率在0.2g/m²h以下，屈服强度在380MPa以上，抗拉强度在520MPa以上，延伸率A50mm在25％以上，维氏硬度为180-220。

背景技术

铁素体不锈钢为铬含量在11～30％，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。铁素体不锈钢除具有一般的耐腐蚀性能外，还具有良好的耐氯化物点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀性能。此外，铁素体不锈钢的强度高，冷加工硬化倾向较低，导热系数为奥氏体不锈钢的130～150％，线膨胀系数仅为奥氏体不锈钢的60～70％，非常适合用于有热交换用途和热胀冷缩、有热循环的使用场合。同时铁素体不锈钢价格明显低于奥氏体不锈钢，因此被广泛应用于家电工业、汽车工业、房屋建筑、石化和环保等领域。

高铬铁素体不锈钢具有高的Cr含量(21～30％)及其优异的耐腐蚀性能。其耐腐蚀性能远优于常规铁素体不锈钢，高牌号的铁素体不锈钢耐蚀性相当于超级奥氏体不锈钢和镍基合金。主要用在服役苛刻的环境，如要求极高的建筑外部用板、屋顶材料，生产有机酸(如醋酸及乳酸)的工厂，烧碱厂及电厂、化工厂热交换器和膈膜法固碱降膜蒸发器等。由于高铬铁素体不锈钢中Cr、Mo含量更高，因此其低温脆性问题更突出，当温度低于脆性转变温度后，其冲击韧性显著下降，易发生脆性断裂，低温韧性低的特性限制了高铬铁素体不锈钢在工业上的推广和应用。

目前，国内外已就铁素体不锈钢及其制造方法提出了多项专利申请，如表1所示的现有国内外高铬铁素体不锈钢化学成分的比较。中国专利CN102392189A添加了Mo、Ni改善耐腐蚀性能，并采用了Nb、Ti双稳定化，但其Ni含量较低，且未添加V，低温韧性不足；中国专利CN101381842中Cr含量较低，添加了少量的Cu，但不含Mo、Ni、V，其耐腐蚀性能偏低；中国专利CN101525724只含有极少量的Mo，不含Ni和稳定化元素Nb和Ti；中国专利CN201006392采用Ti单稳定，添加了Cu和稀土元素，未添加Ni、Nb和V，并未对O等杂质元素进行限制；日本专利JP05320764A和JP08253813A采用了较高的Cr含量以改善耐腐蚀性，但未添加Ni和V来改善低温韧性；欧洲专利EP0097254(A2)虽然添加了Ni，但也同时添加了大量的Cu和Zr，未添加V以改善韧性。

通过以上专利对比分析可知，现有技术中的高铬铁素体不锈钢还不能完全满足目前使用和制造的要求，存在耐蚀性差或低温韧性差，因此需要开发一种高耐蚀性、高低温韧性的高铬铁素体不锈钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐腐蚀性高韧性高铬铁素体不锈钢钢板及其制造方法，该铁素体不锈钢钢板不仅具有优异的耐腐蚀性能和良好加工性能，而且具有优异的低温冲击韧性，其韧脆转变温度在-40℃以下，点蚀电位在1000mv以上，临界点蚀温度在70℃以上，在沸腾的1％质量百分比浓度的盐酸中腐蚀速率在0.2g/m²h以下，屈服强度在380MPa以上，抗拉强度在520MPa以上，延伸率A50mm在25％以上，维氏硬度为180-220，可应用于各种服役苛刻的环境，以替代部分价格高昂的超级奥氏体不锈钢和镍基合金，如用于要求极高的建筑外部用板、屋顶材料，生产有机酸(如醋酸及乳酸)的工厂、烧碱厂及电厂、化工厂热交换器和膈膜法固碱降膜蒸发器等。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明在普通铁素体不锈钢基础上通过提高Cr、Mo含量，控制C、N含量，采用Ti、Nb双稳定化固定钢中的C、N，并控制钢中的Al、O等杂质元素等措施实现钢种的高耐腐蚀性能和良好加工性能；通过添加适量的Ni和微合金化元素V，并通过温度、冷却控制来避免脆性析出相的产生，从而保证本发明钢种具有较好的低温冲击韧性，最终获得具有高耐腐蚀性和高韧性的高铬铁素体不锈钢冷轧板。