[发明专利]节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于双相不锈钢技术领域，特别是涉及一种节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料及其制备方法。

背景技术

双相不锈钢是由铁素体相和奥氏体相组成，综合了单相铁素体和单相奥氏体的优点，具有较好的力学性能、良好的韧性和优良的耐腐蚀性能，在石油、化工等方面得到了广泛的应用。而国内双相不锈钢的使用目前还有一定的局限性，像国外大量使用双相不锈钢的诸如纸浆和造纸工业、油气工业、运输业、甚至建筑业等几个大的领域我们涉及得不多，有的还只是刚刚开始。

中国现有工业中一些化工企业如苯酚污水处理装置仍在使用镍含量较高的价格昂贵的316型奥氏体不锈钢，如0Cr18Ni12Mo2Ti和316L等奥氏体不锈钢。这些合金的生产和使用无疑会消耗大量价格昂贵的镍，不仅会增加生产成本，而且与“节能减排”的大趋势相悖，它们的应用，势必会受到严格的限制。

这些化工生产腐蚀环境中，若选用镍含量较低、价格相对便宜的合金，如最常见的奥氏体不锈钢SUS304（Cr18Ni8）等，有时候难以满足高温以及腐蚀更苛刻的使用条件。

我国的镍资源相当少，镍的稀缺将严重限制我国不锈钢产业的发展。而我国的稀土资源比较丰富，从长远看，研究开发含稀土的高性能不锈钢合金能够节约宝贵的镍资源，同时又能保证在苛刻环境下的使用寿命及其性能。因此，为了满足合金在环境更苛刻条件下的要求，保证或者大幅度的提高使用寿命，同时又可降低合金的生产成本，可以替代像0Cr18Ni12Mo2Ti和316L型高镍的奥氏体不锈钢种，性价比较好的节镍型的含稀土的双相不锈钢新钢种的研究与开发将越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料及其制备方法，实现了工艺简单、稀土及钡合金回收率高、精炼效果好。

为达到上述目的，本发明根据氮可以代替镍在钢中的作用原理，用适量的廉价氮可以稳定双相不锈钢中的奥氏体，从而降低贵重镍的用量；同时向该双相不锈钢合金中加入稀土金属及硅钡合金，在合金中的氧、硫含量较低的前提下，形成高熔点的稀土夹杂物及钡的氧化物等球形夹杂弥散在基体中；稀土及钡复合作用，起到复合微合金化作用，钉扎晶界，强化晶界，净化晶界，从而提高了晶界的抗腐蚀能力及晶界强度，改善了钢的高温性能。

基于上述机理，本发明采用如下技术方案：

一种节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料，该合金材料的组成及质量百分比为：C≦0.025%，O≦0.005%，S≦0.006%，Si≦2.00%，P≦0.025%，Mn 2.00～5.00%，Cr 17.0～21.0%，Ni 1.0～2.5%，W 0.1～2.0%，Cu 0.1～1.0%，Mo 2.0～5.5%，N 0.2～0.40%，B 0.001～0.01%，Ba 0.0005～0.01%，镧铈混合稀土RE 0.01～0.2%，Fe余量。

上述节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料的制备方法，包括：冶炼，铸造，铸锭或铸坯开坯，热轧，固溶处理；其中：

（1）冶炼：采用真空感应炉、非真空冶炼、电炉+炉外精炼、转炉+炉外精炼中任一种工艺；在出钢浇铸前加入镧铈混合稀土RE及硅钡合金，浇铸温度控制在1500-1650℃；

（2）铸锭或铸锭开坯：加热温度1100-1320℃，开坯时始锻温度控制在1120-1300℃，终锻温度控制在980-1030℃；

（3）热轧：铸锭或铸锭开坯后根据用户要求的钢材规格进行热轧，热轧时坯料加热温度1150-1250℃，开轧温度控制在1150-1200℃，终轧温度控制在980-1030℃；

（4）固溶处理：钢热轧后在热处理炉中进行固溶处理，温度为1050-1150℃，保温30-60分钟，冷却方式采用水冷或空冷。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

不仅优化了化学组分和质量百分比，而且在钢的成分中添加适量稀土及钡变质夹杂物并微合金化：稀土变质硫化物夹杂带来的好处就是能够形成高熔点的在晶内任意分布的球形稀土夹杂，并且细化钢的凝固组织，减少偏析。

另外，以往关于双相不锈钢的专利中都未提及氧含量，而且硫含量的上限范围都过高，造成了添加稀土元素后，稀土在钢中的作用主要起到净化钢液和变质夹杂物的形态和大小的作用，钢中主要生成了大大小小的稀土夹杂物，固溶在钢中的稀土几乎微量，所以其起到的微合金化作用甚微。