[发明专利]一种双相不锈钢薄带及其近终成形制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁合金材料技术领域，特别涉及一种双相不锈钢薄带及其近终成形制备方法。

背景技术

双相不锈钢在使用状态下的显微组织由各占约50％的铁素体和奥氏体相组成，因此兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。大力开发节约型双相不锈钢，替代304甚至316L等奥氏体不锈钢以达到节约资源与降低成本的目的。与传统双相不锈钢相比，“以Mn+N代Ni”的双相不锈钢因N含量较高，在浇铸成铸锭时容易产生气孔缺陷，影响成材率，造成资源的极大浪费。与常规双相不锈钢相比，节约型双相不锈钢因C、N含量更高且Mo元素含量更低，高温奥氏体固溶的间隙原子含量升高而具有更高的硬度，而高温铁素体中合金元素含量降低使高温硬度降低，因而热变形过程中两相的变形协调性更差，热变形过程中更易发生开裂，严重阻碍了大规模工业化生产。

氮和镍同为强烈奥氏体形成及稳定元素，且氮的镍当量是镍的30倍，对于“以Mn、N代Ni”同时又保证奥氏体含量及稳定性是至关重要的。氮不仅能代替镍以降低成本，而且可以减小金属间相析出的敏感性，在不锈钢的间隙固溶强化及提高耐点蚀和缝隙腐蚀方面有极大优势。因此，适当提高双相不锈钢中的氮含量是实现其经济节约型和保证高性能的重要手段。

双辊薄带连铸装置以两个反向旋转的冷却辊为结晶器，用液态金属直接生产薄带材；具有铸-轧结合的坯料生产特点，是真正的短流程、近终成形加工工艺，金属组织致密，消除了缩孔和疏松；在成形过程中避开了合金热塑性差的材料缺陷，通过凝固过程中的亚快速冷却(冷却速度可以达到10⁴℃/s)控制显微组织，有助于组织细化和抑制成分偏析，为后续轧制提供合格的薄带坯，简化热轧工序，缩短生产流程，降低能源消耗，减小轧制难度，可以快速达到极薄规格，减少甚至消除边裂缺陷。

经检索，专利CN103060717A公开了一种节铬型具有相变增塑效应的双相不锈钢及其制备方法，该双相不锈钢的成分及质量百分比：0＜C≤0.06％，S≤0.008％，P≤0.01％，Cr：13.0～17.5％，Mn：5～17％，Ni：0.1～3.0％，AlorSi：0.5～2.5％，B：0.001～0.01％，稀土Ce或Y：0.005～0.20，余量为铁，该工艺采用传统常规的制备方法，即合金熔炼→浇铸成铸锭→热锻→轧制。缺点为：在浇铸过程中，未能固溶的N容易在铸锭中造成气孔缺陷，影响成材率；在热锻及轧制过程中易造成边裂，影响板材的使用；合金成分中含有稀土元素，在提高性能的同时也增加了部分成本。

专利CN103987867A公开了一种节约型双相不锈钢及其制备方法，采用薄带连铸的方法，减小出现气孔缺陷的几率，在随后的轧制过程中也易降低出现边裂的风险，其成分为：以重量计，0.04％或更少的C；0.2～3.0％或更少的Si；2～4％的Mn；19～23％的Cr；0.3～2.5％的Ni；0.2～0.3％的N；0.5～2.5％的Cu；余量为铁和其他不可避免的杂质。该双相不锈钢中仍然有相当含量的Ni等贵重元素，N含量也在0.3％以下，虽然延伸率达到55％以上，但强度均在850MPa以下，未能充分发挥锰氮合金化在提高性能和降低成本方面的重要优势。

发明内容

针对现有合金成分设计以及冶炼浇铸方面存在的问题，本发明提供一种GPa级高性能节约型双相不锈钢薄带及其近终成形制备方法，该方法是一种利用双辊薄带连铸技术制备具有TRIP效应的高强塑积节约型双相不锈钢薄带的方法。

本发明双相不锈钢薄带，成分按照质量百分比为：C：0.0001～0.03％；Cr：18～22％；Mn：5～7％；N：0.3～0.45％；Ni：0.0001～0.1％；余量为铁和其他不可避免的杂质。

本发明双相不锈钢薄带中几乎不含Ni，通过锰氮合金化，将N含量提高到0.3％以上，保证奥氏体相的比例及其稳定性。

本发明双相不锈钢薄带的近终成形制备方法，先获得无边裂、板型良好的1.8～2.5mm的薄带，再经后续的热轧，酸洗，冷轧过程，得到板厚约为0.45～0.55mm的表面质量良好、无边裂的冷轧薄板，通过优化的固溶退火工艺，可以进一步均匀组织，且获得适宜的奥氏体含量及适当的奥氏体稳定性，使其在塑性变形过程中发生TRIP效应，提高综合力学性能，得到极高的强塑积，具体包括以下步骤：

步骤1，熔炼：

在氮气的气氛下，熔炼炉的压力为1.0～1.1atm，按双相不锈钢薄带的成分配比，先熔炼电解铬、电解锰和纯铁，待熔化后再加入Fe(CrN)合金，熔炼得到钢水浇铸到中间包；

步骤2，薄带连铸：