[发明专利]一种节镍型双相不锈钢的细晶化制备方法

说明书

本发明公开一种节镍型双相不锈钢的细晶化制备方法，属于钢铁合金材料技术领域。本发明所述方法包括：真空冶炼、铸锭均匀化处理后锻造，开始轻压，变形量到25%开始重压；采用3～4锻造比锻造成板坯，锻造变形量应为13～18%；板坯固溶处理后加热到1100～1150℃进行多道次轧制，调整轧辊转速控制轧制热变形速率为0.01～0.1s^‑1；第一道次轧制变形量为25～30%，第二道次轧制变形量为60%～70%，终扎变形量为15%～25%；水淬处理得到板材。本发明所述方法制备的不锈钢在室温下获得细晶组织，抗拉强度大于1050Mpa，屈服强度高于650MPa，延伸率大于50%，V型缺口冲击韧性大于250J，力学性能明显优于商业热轧态2205和2101双相不锈钢。

技术领域

本发明涉及到一种节镍型双相不锈钢的细晶化制备方法，属于钢铁合金材料制备领域。

背景技术

双相不锈钢由奥氏体和铁素体两相组成，且其中一相体积百分比应大于30%。在正确控制化学成分和热处理工艺条件下，双相不锈钢结合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点。双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢的优良韧性和焊接性，以及铁素体不锈钢的高强度和良好的耐氯化物腐蚀性，被广泛应用于石油、化工、能源等工业领域。Mn、N和Ni均为奥氏体稳定化元素，由于目前全球Ni资源紧缺且Ni的价格一直处于比较高的水平，可在双相不锈钢中添加一定量的Mn、N可取代部分Ni以稳定奥氏体相，来获得两相平衡组织。N在不锈钢生产过程中一般采用高压加N的方法来加入极少量的N，且过量N的添加易造成焊接时产生气孔。Mn比Ni价格便宜7到8倍，添加适量的Mn可有效稳定奥氏体，同时提高N在钢中的固溶度。双相不锈钢在高温锻造、轧制和拉拔过程中，由于两相热膨胀系数和层错能的差异，不合适的加工工艺易造成裂纹形成。而通过热模拟实验获得的优化加工工艺应用于实际轧制中能获得动态再结晶和回复后的两相细晶组织，从而提高以Mn代Ni节Ni型双相不锈钢的强度和塑性。中国专利CN1970815公开了一种添加稀土的高氮无镍超级双相不锈钢及其制备方法，该钢种成分Cr质量百分比高于24%，成分体系属于超级双相不锈钢，未涉及到细晶制备加工方面。中国专利CN103074552A公开了经济高性能双相不锈钢及其制备方法，其Cr质量百分比为21-22%，以锰、氮元素代替部分镍元素，以钨元素代替钼元素，一定程度降低了成本，但其力学性能较差，抗拉强度仅为700MPa左右。双相不锈钢细晶化轧制过程中，需要在一定的应变温度和速率下进行大变形道次变形，以获奥氏体动态再结晶和铁素体动态回复相结合的细晶组织。但是，由于奥氏体和铁素体层错能不同导致的加工行为不同，易在相界上形成裂纹。在TRIP钢和TWIP的研究中发现Mn的加入有利于提高热变形塑性，因此，在优化变形温度和速率条件下，双相不锈钢中较高Mn含量的添加有利于热加工过程中进行较大变形量塑性变形来获得动态再结晶细晶化组织。此外，双相不锈钢中添加了较高的Mn含量后，Mn在一定程度上会提高热变形激活能并延迟再结晶，有利于工业生产大变形条件下奥氏体和铁素体晶粒组织的细化。因此，开展以Mn代Ni 型双相不锈钢细晶化制备方法，对于提高节Ni型双相不锈钢性能，以及推进其工业应用具有重要意义。

发明内容

针对现有节镍型双相不锈钢力学性能的不足，本发明的目的是提供一种以Mn代Ni含N型双相不锈钢及其细晶化制备方法，通过优化锻造工艺和轧制工艺的结合，获得该不锈钢细晶化组织，从而达到比较高的力学性能。所述节镍型双相不锈钢的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）真空冶炼得到铸锭，将铸锭进行组织均匀化处理（1200~1240℃）；

（2）步骤（1）得到的铸锭进行锻造，锻造时开始轻压，变形量达到25%时开始重压，锻造比采为3～4，变形量为13～18%，终锻温度930~950℃，最后锻成55~60mm厚的板坯，锻后淬火快冷，以防止析出相形成；锻造时应单向送进，避免一处重复压制，防止中心裂纹形成；

（3）步骤（2）得到的板坯进行固溶处理，然后水淬至室温；