[发明专利]一种超高强塑积TRIP型双相不锈钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超高强塑积TRIP型双相不锈钢，其包括以下质量百分比的组分：C：0.03～0.05％、Si：1.5～1.8％、Mn：2.6～3.0％、Ni：1.9～2.1％、Cr：20.2～20.8％、N：0.2～0.21％、Mo：0.2～0.5％、W：0.2～0.5％、B0.2％、P＜0.03％、S＜0.03％、[O]_总≤0.003％、RE：0.08～0.20％，Fe余量。该双相不锈钢的制备方法为：冶炼、浇铸、锻造、退火和固溶处理。真空冶炼时在控制氧含量低于30ppm的条件下加入稀土元素与硼的混合物，20秒内加入并迅速在1500～1650℃温度范围内进行浇铸；控制始锻温度在1080‑1180℃，终锻温度≥950℃；退火温度为600‑660℃，时间为10‑30min；固溶温度为1020‑1080℃，保温20‑40min。本发明的双相不锈钢在节约原料成本的同时具有突出的力学性能和耐蚀性，延伸率达到85％，强塑积达到76GPa％。

技术领域

本发明涉及钢铁材料制造领域，特别是涉及一种超高强塑积TRIP型双相不锈钢及其制备方法。

背景技术

双相不锈钢具有铁素体-奥氏体双相组织，因其兼具铁素体钢高强度和奥氏体钢高塑性，同时不失良好耐蚀性等优点而被广泛应用于各个领域。近年来，Ni等的价格陡然攀升，研究人员通过Mn-N合金化代替昂贵的Ni开发出具有亚稳态奥氏体相的节约型双相不锈钢，在一方面降低了原材料成本，在另一方面利用塑性变形时亚稳奥氏体向马氏体的转变触发TRIP效应，进一步提高材料的强度和塑性，这使其正逐渐替代传统Ni-Mo型双相不锈钢和Cr-Ni型奥氏体不锈钢在工程中的应用。

研究表明，奥氏体的稳定性控制着TRIP效应的进行。奥氏体稳定性太差时，马氏体转变极为迅速，在一定程度上有利于获得较高的强度，但脆相马氏体的过早饱和会极大地降低材料的塑性；而奥氏体过于稳定时，马氏体转变极为缓慢，转变量也极大受限，TRIP效应不够充分，增强增塑效果不够明显。也就是说，适当的奥氏体稳定性是获得综合力学性能(超高强塑积)的关键，而现有TRIP钢大多未能充分发挥TRIP效应的作用，较低的强塑积极大地限制了其在工业中的发展。

同时，双相不锈钢常被用作化学储罐和海水淡化结构件，其对耐蚀性要求极高，传统的双相不锈钢在此严苛的条件下服役时常会出现明显的寿命下降现象。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有超高强塑积且兼具耐蚀性能，而且在化学成分上能大幅减少镍含量的TRIP型双相不锈钢及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是通过研究合金元素对节Ni双相不锈钢综合力学性能和耐蚀性能的影响，特别是通过调节奥氏体形成元素的含量严格控制奥氏体的稳定性，同时添加少量的稀土元素以提高钢的各项性能。在此基础上科学合理地设计了钢种的化学成分，并提出了一种具有超高强塑积的TRIP型双相不锈钢的制备方法。

本发明一方面提供了一种TRIP型双相不锈钢，其包括以下质量百分比(wt％)的组分：C：0.03～0.05％、Si：1.5～1.8％、Mn：2.6～3.0％、Ni：1.9～2.1％、Cr：20.2～20.8％、N：0.2～0.21％、Mo：0.2～0.5％、W：0.2～0.5％、B0.2％、P＜0.03％、S＜0.03％、[O]_总≤0.003％、稀土元素RE：0.08～0.20％，Fe余量。

在上述化学元素中，决定不锈钢属性的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定含量的铬。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本原因是：向钢中添加铬后，可以促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方向发展。本发明中铬的含量范围为20.2～20.8％，既能保证钢具有良好的不锈耐蚀性，又能保证室温下钢为双相，即奥氏体+铁素体组织。

镍是提高奥氏体相稳定性的元素，镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢将表现出许多可贵的性能。然而增加镍的含量，会大大增加原材料的成本，因此，镍含量限制在1.9～2.1％。