專利名稱：一種無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術領域。
背景技術：
雙相不銹鋼是指其組織由奧氏體相和鐵素體相組成的不銹鋼。雙相不銹鋼的主要成分是鉻、鎳、鑰，其中鎳在雙相不銹鋼中的主要作用是形成和穩(wěn)定奧氏體相。金屬鎳是我國的稀缺資源，其價格高且市場波動大，因此對不銹鋼市場的影響也很大。為了降低成本，可采用同樣是奧氏體形成和穩(wěn)定元素的 氮和錳等合金元素來代替鋼中的鎳元素，其中氮對不銹鋼不但有間隙固溶強化作用，而且具有提高不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕的作用。隨著AOD、VOD精煉工藝的發(fā)展，尤其是A0D，熔煉過程中已經(jīng)能夠精確控制氮的加入。氮的加入不僅提高了鋼的耐局部腐蝕性能，而且解決了不銹鋼的焊接問題，使雙相不銹鋼成為一種可焊接的結構材料，大大拓寬了雙相不銹鋼的應用范圍。通過適當調整合金元素的配比，即提高錳和氮的含量來代替貴金屬元素鎳，同時結合適當?shù)臒崽幚砉に嚕梢缘玫嚼硐氲南啾壤?。這樣不僅提高了雙相不銹鋼的力學性能，而且使雙相不銹鋼的耐蝕性能也保持了相當?shù)乃?。由于雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼強度高一倍，因此使用雙相不銹鋼可以大大減輕結構件的重量，從而進一步降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本的具有優(yōu)良耐腐蝕性的無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼。本發(fā)明的無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼合金材料，其特征在于具有如下的成分及質量百分比:C ( 0.03%, S 彡 0.01%, P 彡 0.01%, Cr:17.0 18.0%, Mn: 10 14%，Si ( 1.0%,Mo:1 3%，N:0.2 0.35%, W ( 1%，B:0.001 0.01%, Ca:0.001 0.01%，稀土 Ce 或 Y:0.005 0.20%，其余部分為鐵。本發(fā)明的無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于:采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好需用的中間合金；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為:Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5% ;Fe_Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ；經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛、合適的固溶處理，最終制得經(jīng)濟型雙相不銹鋼。該成分范圍內的鋼在850 1300°C范圍均為雙相區(qū)，奧氏體含量約在30 70%變化，經(jīng)熱鍛和一定溫度固溶處理，室溫的拉伸斷裂強度在850 IlOOMpa范圍，σ ^ 2在500 750Mpa范圍，斷裂延伸率在20 70%范圍。本發(fā)明的無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼300系列相比，具有相當?shù)哪臀g性能、更為優(yōu)異的力學性能和低的合金成本，可作為奧氏體不銹鋼300系列的替換材料。本發(fā)明的機理如下所述:根據(jù)錳和氮是奧氏體形成和穩(wěn)定元素的作用原理，采用適量的廉價錳和氮可以有效的穩(wěn)定雙相不銹鋼中的奧氏體組織，代替鎳從而減少金屬鎳的使用含量，進而達到降低成本的目的。同時，向雙相不銹鋼中加入稀土元素Ce和Y后，大大降低合金中的硫含量或形成高熔點的稀土硫化物彌散于基體中，避免了低熔點硫化物析出于相界或晶界上，從而有效改善了雙相不銹鋼的高溫熱塑性。
具體實施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。實施例1
本實施例中，采用經(jīng)濟型雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下:
Cr17.3%
Mn11.4%
C0.022%
Si0.54%
Mo1.1%
W0.78%
N0.25%
稀土 Ce0.10%
S0.003%
P0.007%
B0.001%
Ca0.007%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。中間合金的組成為Fe和Ce的 合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5%。經(jīng)綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛和適當?shù)墓倘芴幚?，最終制得無鎳雙相不銹鋼合金材料，其室溫拉伸斷裂強度大于850MPa，σ α2大于500MPa，斷裂延伸率大于30%。實施例2
本實施例中，采用經(jīng)濟型雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下:
Cr17.6%
Mn12.3%
C0.024%
Si0.61%
Mo1.5%
W0.81%
N0.28%
稀土 Y0.10%
S0.004%
P0.007%B0.001%
Ca0.007%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。中間合金的組成為Fe和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5%。經(jīng)綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛和適當?shù)墓倘芴幚恚罱K制得無鎳雙相不銹鋼合金材料，其室溫拉伸斷裂強度大于850MPa，σ α2大于500MPa，斷裂延伸率大于30%。實施例3
本實施例中，采用經(jīng)濟型雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下:
Cr17.8%
Mn12.9%
C0.023%
Si0.64%
Mo2.1%
W0.84%
N0.31%
稀土 Ce0.10%
S0.005%
P0.008%
B0.001%
Ca0.007%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。中間合金的組成為Fe和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5%。經(jīng)綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛和適當?shù)墓倘芴幚?，最終制得無鎳雙相不銹鋼合金材料，其室溫拉伸斷裂強度大于850MPa，σ α2大于500MPa，斷裂延伸率大于30%。該類雙相不銹鋼材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，同時具有優(yōu)良的塑性。其耐蝕性能和奧氏體不銹鋼300系列相當，而力學性能則優(yōu)于300系列，因此可作為奧氏體不銹鋼300系列的替換材料。該材料在850 1300°C內具有較好的熱加工性，同時具有優(yōu)異的冷加工性能。就合金元素成本而言，本發(fā) 明的無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼304低20%以上，比奧氏體不銹鋼316低40%以上。
權利要求
1.一種無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質量百分比:C^0.03%, S^0.01%, P^0.01%, Cr:17.0 18.0%, Mn: 10 14%，Si ( 1.0%, Mo:1 3%, N:0.2 0.35%, W ( 1%，B:0.001 0.01%, Ca:0.001 0.01%,稀土 Ce 或 Y:0.005 0.20%，其余部分為鐵。
2.按權利要求1所述的經(jīng)濟型雙相不銹鋼的制備方法，其特征在于:采用常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時采用純鐵管密封稀土中間合金投入，稀土中間合金選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分 別為=Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23.5%，F(xiàn)e_Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ;經(jīng)配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛、合適的固溶處理，最終制得經(jīng)濟型雙相不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鎳經(jīng)濟型雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術領域。該雙相不銹鋼的成分及質量百分比C≤0.03%，S≤0.01%，P≤0.01%，Cr17.0～18.0%，Mn10～14%，Si≤1.0%，Mo1～3%，N0.2～0.35%，W≤1%，B0.001～0.01%，Ca0.001～0.01%，稀土Ce或Y0.005～0.20%，其余部分為鐵。采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好Fe-Ce中間合金或Fe-Y中間合金，經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，經(jīng)熱鍛、合適的固溶處理，最終制得經(jīng)濟型雙相不銹鋼。
文檔編號C22C33/06GK103173687SQ20131007190
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權日2013年3月7日
發(fā)明者李鈞, 冉慶選, 劉樂, 李昆坊, 劉慶, 姚婧婧, 柳剛, 林根文, 肖學山 申請人:上海大學