生产双相不锈钢的管的方法技术

本公开涉及一种生产双相不锈钢的管的方法，特别是适合于在用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统中使用的双相不锈钢。

The method of producing double phase stainless steel tube

The disclosure relates to a method for producing pipes of duplex stainless steel, especially for duplex stainless steels suitable for fuel injection into combustion chambers of internal combustion engines.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产双相不锈钢的管的方法
本公开涉及一种生产双相不锈钢的管的方法，特别地适合于在用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射系统内使用的双相不锈钢。
技术介绍
与用于汽车工业的汽油缸内直喷(GDI)系统的设计相关，已建议使用双相不锈钢以用于轨道，所述轨道用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内。存在几个对于用作GDI轨道的管的要求，且所述要求在设计在此应用中使用的双相不锈钢时必须被考虑。因此，重要的是，与适当地选择的管制造工艺结合地选择双相不锈钢的化学成分，这导致预定的奥氏体/铁素体比，要求的耐腐蚀性(抵抗一般的腐蚀以及抵抗点腐蚀的抗耐性)，基本上无金属间相，特别是西格玛相和氮化铬的微观结构，预定的冲击韧性，预定的抗拉强度和预定的疲劳强度。此外，双相钢的机械性能应使得所获得的管将呈现预定的爆裂压力，即直至失效为止的内部压力，所述爆裂压力在管的壁厚相对小时对于所设想的应用也足够高，因此实现要求更小的空间和重量的GDI轨道。腐蚀和疲劳性能应保证管随时间的耐性。双相不锈钢的设计和生产假定满足GDI轨道的要求的双相不锈钢的管的工艺因此是复杂的任务。所选择的化学成分和生产工艺参数必须彼此相对调整。因此，一旦名义化学成分已被决定为用于双相不锈钢，则生产工艺参数也必须关于此选择。双相不锈钢的化学成分也应促进成本有效的生产工艺。换言之，化学成分不应使得将要求过度复杂、耗能或耗时的生产步骤。本公开的方面是提出生产双相不锈钢的管的方法，所述方法实现了所述双相不锈钢的管的生产，所述双相不锈钢的管呈现使该管适合于存在对于耐腐蚀性(抵抗一般腐蚀以及抵抗点腐蚀的抗耐性)、预定的冲击韧性、预定的抗拉强度和预定的疲劳强度的高要求的应用的性能。一个此应用是用于引导燃料喷射到内燃机的燃烧室内的GDI轨道。所述管的双相不锈钢应呈现基本上无金属间相、特别是西格玛相和氮化铬的微观结构。双相不锈钢的化学成分应在促进使用成本有效的工艺步骤方面实现双相不锈钢的管的成本有效的生产。
技术实现思路
以上所述的方面通过本公开实现，本公开提供了生产双相不锈钢的管的方法，所述双相不锈钢的管包括以下成分，以重量百分比为单位(wt％)，C最大0.06；Cr21-24.5；Ni2.0-5.5；Si最大1.5；Mo0.01–1.0；Cu0.01-1.0；Mn最大2.0；N0.05–0.3；P最大0.04；S最大0.03；和平衡量的Fe和不可避免的杂质，并且具有至少23.0的PRE值，其中所述方法包括以下步骤：a)提供双相不锈钢的熔融物；b)从熔融物铸造双相不锈钢的本体；c)由所述本体形成棒；d)通过在棒内生成孔而由棒形成管；e)通过热挤出减小管的直径和/或壁厚；f)通过冷变形进一步减小管的直径和/或壁厚；和g)将冷变形的管退火；其中在步骤g)之后，所获得的管的双相不锈钢由40％至60％奥氏体和40％至60％铁素体构成，并且其中步骤g)包括使所述管经受在从950℃至1060℃的范围内的温度达从0.3至10分钟的时间段，且经受由气体混合物构成的气氛，所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮气，且剩余是H2或惰性气体。因此，已发现为达到最优材料性能的退火温度、退火时间和退火气氛。已发现退火温度应在从950℃至1060℃的范围内，且气氛应包括以下气体混合物，即所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮，且剩余从H2或惰性气体选择，且退火应在从0.3至10分钟的时间段内执行。如果使用更低的退火温度，则存在形成不希望的沉淀的风险，例如金属间相。另外，再结晶将更慢，且因此将要求升高的浸泡时间以完成再结晶，因此对于生产率具有负面影响。原理上，退火步骤的温度上限通过双相不锈钢将开始熔化的温度设定。然而，也存在退火温度应被进一步限制的实际的原因。在比所提供的区间高的温度下，双相不锈钢将变得更软，这将增加在退火步骤期间损坏的风险。在高温度下，晶粒生长也将增加，从而使得更难以获得良好的工艺和晶粒尺寸控制。也非常重要的是，使用将平衡相分数的退火温度，过低的温度将导致过低的铁素体含量，且过高的温度将提供过高的铁素体含量。退火步骤的温度也将影响铁素体相和奥氏体相的化学成分，因此退火温度需要与化学成分一起被平衡，以确保这两个相将具有良好的耐腐蚀性。管经受退火温度的时间段应在0.3至10分钟之间，例如0.3至5分钟，例如0.3至2.5分钟。此时间段需要足够得长，以确保完全地再结晶。然而，如果所述时间段过长，则所获得的管将具有粗糙结构，这将对于机械性能具有负面影响。管壁的厚度越大，则退火时间越长。构思了从约1mm直至约5mm的壁厚。此外，退火步骤的气氛非常重要。包括氮的气氛将影响双相不锈钢的表面内的氮的含量。因此，气氛内的氮的作用是维持表面处的材料的氮含量。在本方法的退火温度下，氮将扩散到材料内且从材料扩散出。氮含量应选择为使得维持表面内的氮含量。已发现其中执行退火的气氛内的过低的氮含量将导致表面内的氮的净损失，这将负面地影响如在上文或在下文所定义的双相不锈钢的耐腐蚀性和机械性能。已发现其中执行退火的气氛中的过高的氮水平将导致在退火期间材料的表面内的氮的增加，且因为氮是强奥氏体形成剂(former)，所以氮含量的改变可能因此影响相平衡。因此，气氛内的高含量的氮将为了在表面内形成奥氏体而提供。材料的表面内的氮含量也将影响相对于形成沉淀、例如氮化铬的敏感性的结构稳定性。沉淀的形成将对于如在上文中或在下文中定义的双相不锈钢的耐腐蚀性具有负面影响。耐点腐蚀性等同物PRE被定义为PRE＝Cr(重量百分比)+3.3Mo(重量百分比)+16N(重量百分比)。至少约23.0的PRE指示，通过以上所限定的成分，铬、钼和氮中的全部三个不允许同时处于其最小值，而是必须组合，使得获得所定义的PRE值。根据另一实施例，PRE值至少约为24.0。如在上文中且在下文中使用的术语“约”指示整数的±10％。根据一个实施例，退火步骤(步骤g)的温度范围从970℃至1040℃。根据再一实施例，所述温度范围从1000℃至1040℃。根据一个实施例，所述退火步骤包括使所述管经受所述温度达从0.5至5分钟的时间段，例如从0.5至1.5分钟的时间段。根据一个实施例，惰性气体为氩或氦或其混合物。根据一个实施例，氮气在气体混合物中的含量小于或等于4％体积百分比。根据另一实施例，氮气在所述气体混合物中的含量小于或等于3％体积百分比。根据又一实施例，氮气在所述气体混合物中的含量高于或等于1.5％体积百分比。根据一个实施例，所述热挤出步骤(步骤e)包括使所述管在从1100℃至1200℃的范围内的温度下经受热挤出，且经受在从92％至98％的范围内的所述管的横截面面积减小。根据一个实施例，所述热挤出步骤(步骤e)包括使所述管在从1100℃至1170℃的范围内的温度下经受热挤出，且经受在从92％至98％的范围内的所述管的横截面面积减小。横截面面积减小定义为：(在挤出之前的(管的)横截面面积减去在挤出之后的横截面面积)/(在挤出之前的横截面面积)。挤出温度和变形度关于双相不锈钢的化学成分选择，使得其不具有对于双相不锈钢的微观结构的有害影响或将不导致双相不锈钢内的裂纹等，所述裂纹对于最终产品的机械性能将是有害的。根据一个实施例，冷变形步骤(步骤f)包括在不将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产双相不锈钢的管的方法，所述双相不锈钢的管包括以下成分，以重量百分比为单位，C  最大0.06；Cr 21‑24.5；Ni 2.0‑5.5；Si 最大1.5；Mo 0.01–1.0；Cu 0.01‑1.0；Mn 最大2.0；N  0.05–0.3；P  最大0.04；S  最大0.03；和平衡量的Fe和不可避免的杂质，并且具有至少23.0的PRE值，其中所述方法包括以下步骤：a)提供所述双相不锈钢的熔融物；b)从所述熔融物铸造所述双相不锈钢的本体；c)由所述本体形成棒；d)通过在所述棒内生成孔而由所述棒形成管；e)通过热挤出减小所述管的直径和/或壁厚；f)通过冷变形进一步减小所述管的直径和/或壁厚；和g)将冷变形的所述管退火；其中在所述步骤g)后，所获得的所述管的双相不锈钢由40％至60％奥氏体和40％至60％铁素体构成，并且其中所述步骤g)包括使所述管经受在从950℃至1060℃的范围内的温度达从0.3至10分钟的时间段，且经受由气体混合物构成的气氛，所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮气，且剩余是H2或惰性气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.10 EP 15163187.61.一种生产双相不锈钢的管的方法，所述双相不锈钢的管包括以下成分，以重量百分比为单位，C最大0.06；Cr21-24.5；Ni2.0-5.5；Si最大1.5；Mo0.01–1.0；Cu0.01-1.0；Mn最大2.0；N0.05–0.3；P最大0.04；S最大0.03；和平衡量的Fe和不可避免的杂质，并且具有至少23.0的PRE值，其中所述方法包括以下步骤：a)提供所述双相不锈钢的熔融物；b)从所述熔融物铸造所述双相不锈钢的本体；c)由所述本体形成棒；d)通过在所述棒内生成孔而由所述棒形成管；e)通过热挤出减小所述管的直径和/或壁厚；f)通过冷变形进一步减小所述管的直径和/或壁厚；和g)将冷变形的所述管退火；其中在所述步骤g)后，所获得的所述管的双相不锈钢由40％至60％奥氏体和40％至60％铁素体构成，并且其中所述步骤g)包括使所述管经受在从950℃至1060℃的范围内的温度达从0.3至10分钟的时间段，且经受由气体混合物构成的气氛，所述气体混合物包括1％至6％的体积百分比的氮气，且剩余是H2或惰性气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度范围从970℃至1040℃。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度范围从1000℃至1040℃。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述退火步骤包括使所述管经受所述温度达从0.5至5分钟的时间段。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述惰性气体是氩或氦或其混合物。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中氮气在所述气体混合物中的含量小于或等于4％体积百分比。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中氮气在所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚里·蓬西卢奥马，马里亚·欣德鲁姆，约瑟芬·艾德哈根，卡塔琳娜·佩尔松，鲁塞尔·P·约内斯，阿萨·拉尔松，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE