[发明专利]一种高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明属于不锈钢领域，特别提供了一种高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢及其制备方法。本发明的高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C 0.01％～0.03％，Si 0.3％～0.7％，Mn 1％～2.5％，P≤0.040％，S≤0.004％，Cr 21％～24％，Ni 17％～20％，Mo 4.5％～6％，W 0.5％～2.5％，Cu 1％～2.5％，Nb 0.1％～0.4％，V 0.05％～0.25％，Ti 0.1％～0.4％，Co 0.3％～0.7％，N 0.23％～0.3％，B 0.001％～0.005％，Ce 0.005％～0.03％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。本发明的高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢具有优异的室温力学性能、高温屈服强度及耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于不锈钢领域，特别提供了一种高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢及其制备方法，适用于石化、环保、造纸领域高端装备用材料。

背景技术

装备制造业作为经济社会发展的基础性、战略性产业，其发展水平和现代化程度决定了一个国家或地区的产业竞争力和综合实力。随着石化、环保、造纸等装备升级换代，材料服役环境越发的恶劣，面临高酸、高硫、氯离子、高温、高压等苛刻环境，对不锈钢材料的耐蚀性、强度等性能提出了更高的要求。现有的传统奥氏体不锈钢已无法完全满足要求，使用过程中可能发生缝隙腐烛、点腐烛、应力腐蚀等失效，引起的设备损伤问题日趋严重，极易造成装置的紧急停工或成突发性事故，对生命财产安全造成严重损失。超级奥氏体不锈钢作为先进装备制造业急需的关键材料，具有高的强韧性及优异的耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能，可广泛应用于极端苛刻的服役环境，是我国高端装备制造业继续的关键材料。

目前应用较为广泛的超级奥氏体不锈钢品种主要包括904L、S31254、N08367、N08926等。但这些钢种在设计之初主要从提高耐蚀性考虑，通过降低碳含量同时提高Cr含量提高抗均匀腐蚀能力，添加4～6％的Mo和1.5％以下的Cu提高耐点腐蚀和缝隙腐蚀能力，同时适量提高Ni含量并添加0.1～0.2％的N稳定奥氏体组织。以上传统材料在应用时存在如下问题：

(1)由于该类材料缺少强化元素，强度普遍不高，特别是耐高温屈服强度和抗蠕变性能较差。随着高端装备升级，很多部件的服役温度越来越高，承受压力越来越大，同时腐蚀条件依旧苛刻，选用耐热钢无法满足腐蚀环境，选择超级奥氏体不锈钢强度不够。更高Mo含量(7％)和超高N含量(0.5％)的超级奥氏体不锈钢654SMO强度有了一定程度提高，但由于其N含量过高，工业化量产困难；

(2)由于高Mo含量，材料中很容易析出大量有害的σ相，而且在长期服役过程中σ相会粗化长大，会大幅降低材料冲击韧性，同时组织稳定性较差导致因此长时使用失效风险骤增；

(3)晶界强度低，导致热加工性能较差，导致生产制备过程容易产生表面裂纹缺陷，生产制造成本较高。

基于以上原因，目前在更加苛刻的服役环境只能选择价格昂贵的镍基合金。因此，亟需开发一种兼具高强度、高耐蚀性的超级奥氏体不锈钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢及其制备方法，解决现有材料强度不高、组织稳定性差和耐腐蚀性能较差等问题，以满足石化等领域高端装备苛刻服役条件下关键材料的使用要求。

一方面，本发明提供了一种高强高耐蚀超级奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C 0.01％～0.03％，Si 0.3％～0.7％，Mn 1％～2.5％，P≤0.040％，S≤0.004％，Cr21％～24％，Ni 17％～20％，Mo 4.5％～6％，W 0.5％～2.5％，Cu 1％～2.5％，Nb 0.1％～0.4％，V 0.05％～0.25％，Ti 0.1％～0.4％，Co 0.3％～0.7％，N 0.23％～0.3％，B0.001％～0.005％，Ce 0.005％～0.03％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。