[发明专利]一种高强韧性高硼不锈钢薄板及其制备方法

说明书

一种高强韧性高硼不锈钢薄板及其制备方法，不锈钢薄板的成分按质量百分比含B 2.0～2.5％，C＜0.01％，Cr 16.0～18.0％，Ni 15.5～17.5％，Mn 1.0～2.0％，Si 0.5～1.0％，其余为Fe，其中Nieq＞1.1Creq－7.0，抗拉强度为700～850MPa，室温延伸率为12.5～15.5％；制备方法为：(1)冶炼钢水；(2)钢水进入中间包连铸制成薄带；(3)空冷至900～1100℃后单道次热轧，压下率为15～40％；(4)水冷至600～700℃卷取；(5)开卷后在保护气氛条件下进行退火处理，再平整处理。本发明改善了合金元素偏析的程度，得到外形平整、无边裂的高硼不锈钢热轧板，生产流程紧凑、制造工序少，能够显著降低生产成本。

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种高强韧性高硼不锈钢薄板及其制备方法。

背景技术

核电站乏燃料储运用热中子吸收材料的服役环境较为恶劣，因此对其性能的要求也极为苛刻；对于储存乏燃料用的热中子吸收材料，其长期浸泡在含硼水溶液中，故需具备承受较大辐照剂量的能力及较强的耐腐蚀性；而对于乏燃料运输容器用的热中子吸收材料，其在正常使用或事故条件下可能会经受较高的温度及较大的冲击破坏，故其应具有较为优良的力学性能；自然硼有¹¹B和¹⁰B两种同位素，其中，¹⁰B同位素的热中子吸收截面为3837靶恩(Barn)；此外，由于高硼不锈钢还具有较强的耐腐蚀能力，因此其较为广泛地应用于乏燃料的储运用材料的制备。

住友金属工业公司在SUS304钢的基础上，分别添加0.6％和l.0％的B元素，制备出NAR-304BNI和NAR-304BN3两种不锈钢的热轧带钢，之后采用埋弧焊接方法生产圆形焊管，后经冷拔方法制成方形焊管，就可满足核燃料贮存要求。

不锈钢中的硼含量越高，热中子吸收性能越好；但是，硼元素在钢中的固溶度较低，1000℃时，其在γ-Fe中的固溶度仅为0.0018-0.0026wt％，若往钢液中添加过量的硼，使用常规模铸工艺所制备的高硼不锈钢，凝固过程钢中会有大量含有粗大、硬脆的硼化物的共晶组织在基体组织周围连续析出；在后续热加工变形过程中，高硼不锈钢工件容易发生边裂；而且，所制备的高硼不锈钢中难以获得细小弥散、分布不均的硼化物组织，导致成品板具有较高的强度，但是室温塑性、韧性较差，服役过程中抵抗变形和破坏的能力较差。

粉末冶金法是目前制备高硼不锈钢板的主要方法，其工艺主要是使用氩气保护气雾法制取不锈钢粉末后进行烧结成型，之后再进行热/冷加工等后续制备的工艺流程；但是，目前的粉末冶金法一般采用热等静压处理工艺进行烧结，这将使得整个工艺流程的周期较长，制备成本较为高昂。

中国专利CN102051531A提出了一种高硼含量奥氏体不锈钢及其制造方法，该不锈钢的特征主要为，硼含量为1.7～2.0wt％，成品板厚度为5.0mm，金相组织中的硼化物为粒状及棒状(大部分棒状硼化物的长轴方向的长度达10μm)，不锈钢的延伸率为9.0～12.0％；该专利采用真空感应炉+真空自耗炉或气体保护电渣炉工艺、电弧炉+AOD熔炼工艺等“双联”工艺进行冶炼，通过添加Ti及微量的稀土元素Ce优化不锈钢的合金成分，还提出了将铸造及模铸过程的冷却速度控制在大于30℃/min的范围，以细化凝固组织。该方法所提出的热加工方式为“锻造+热轧”的两阶段热加工工艺，每火次锻造、热轧的压下率控制在80％以下。该方法不仅化学成分复杂，且冶炼-加工的工艺流程冗长复杂，导致生产效率较低。

发明内容

针对现有高硼钢板的性能特征及制备技术存在的上述问题，本发明提供一种高强韧性高硼不锈钢薄板及其制备方法，通过调整成分及改进制备方法吗，在高硼不锈钢薄板中获得细小、弥散的硼化物颗粒，提高高硼不锈钢薄板的室温力学性能及中子屏蔽性能。