耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢及其制造方法技术

耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：Ｃ　０．０１～０．１０％，Ｓｉ　０．２～１．０％，０＜Ｍｎ＜１．５％，Ｃｒ　２０．０～２２．０％，Ｎｉ　１．８～４．０％，Ｎ　０．０８～０．２％，０＜Ｍｏ＜０．５％，Ｗ、Ｃｕ中的一种或一种以上≤１．０％，其余为Ｆｅ和不可避免杂质。本发明专利技术将Ｍｎ含量控制在１．５％以下直至０，同时调整Ｎ、Ｎｉ等元素的含量，使钢在不含或仅含少量贵元素Ｍｏ的条件下，具有高强度，优异的耐腐蚀性能以及在室温和低温下优良的冲击韧性，同时成本较低，热加工难度小，可大量应用于沿海建筑、石油化工等领域，在室温及低温条件下取代含镍量高达８％以上的３０４奥氏体不锈钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双相不锈钢及其制造方法，尤其一种耐点蚀性和低温韧性 优良的双相不锈钢及其制造方法。
技术介绍
双相不锈钢由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中每相比例不少于30%。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈 钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀 和焊接性能好。同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。其 屈服强度与奧氏体不锈钢相比显著提高，耐氯化物应力腐蚀断裂能力明显 高于300系列的奧氏体不锈钢，同时具有优异的耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力。1968年不锈钢精炼工艺--氩氧脱碳(AOD)的专利技术，使一系列新不锈钢 钢种的产生成为可能。AOD所带来的诸多进步之一便是合金元素氮的添 加。双相不锈钢添加氮可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐腐蚀性接近 于基体金属的性能，氮还降低了有害金属间相的形成速率。含氮的双相不 锈钢被称为第二代双相不锈钢。2205是第二代双相钢的代表钢种并广泛应 用于海上石油平台、化工、造纸等多个领域。经济型双相不锈钢特指一类Cr含量在22%以下，且含镍量低，同时 不含钼、钨或仅含少量的钼、钨的双相不锈钢，由于采用Mn、 N代Ni， 因此成本较低，是取代传统奥氏体不锈钢的理想材料。实际上，进入2000 年以来，双相不锈钢的发展呈现两种趋势。 一方面进一步提高钢中合金元 素含量以获得更高强度和更加优良的耐蚀性，关于这方面的专利有中国专 禾U ZL03806936.9，己公开专利申请CN101057002和CN1768156。另一方 面转向开发含Cr量21%左右，低镍量且不含钼或仅含少量钼的经济型双 相不锈钢，以降低双相不锈钢的成本和售价，从而增加双相不锈钢与其他 类型不锈钢的竞争优势。欧洲专利局专利EP1327008公布了一种奥氏体一铁素体双相不锈钢，3其成分范围(重量％): 0.02 0.07%C、 3.0 8.0%Mn、 19.0 23.0%Cr 、 l.l 1.7%Ni、 0.1 2.0%Si、 0.15 0.3%N、可能包含的合金元素有不大于1.0% 的Mo或W、不大于1.0%的Cu、 0.003 0.005%B、 S0.004%Ti、 $0.002%Nb、 $0.04%V、 S0.03%Ce或Ca，余量为Fe或不可避免的杂质。经1050。C退 火处理后，该双相钢具有较高的强度、优良的耐腐蚀性能和悍接性能，同 时钢中的Ni元素含量被降低至1.1~1.7%，与广泛应用的奥氏体不锈钢相 比具有成本显著降低的特色，其应用目标是取代304奥氏体不锈钢。但是， 由于该双相不锈钢中含有5%的Mn，因此对耐腐蚀性造成一定的影响；同 时由于合金中Ni含量在1.7%以下，因此在低温时其冲击值显著降低，难 以满足在低温条件下的应用。一般地，Cr21系经济型双相不锈钢中都含有5%以上的锰，其作用是 在于一方面锰是较弱的奥氏体形成元素，最重要的是随不锈钢中锰量的增 加，可显著提高氮在钢中的溶解度，从而利用氮的强奥氏体化作用来代替 钢中昂贵、稀缺的镍，稳定或控制适宜相比例。但是锰对不锈钢的耐腐蚀 性的影响基本上都是负面的。评价双相不锈钢耐点腐蚀性能的经验公式 为PREN (耐点蚀当量)=Cr%+3.3Mo%+30N%-Mn%，由该公式可见， 每添加1%的锰，将使合金PREN值降低1，相当于抵消了添加0.3%的Mo 对耐点蚀性能的提高。Mn影响耐点蚀性的原因在于锰和硫形成MnS，或 随着钢中锰量增加，MnS中的含络量降低，所引起的MnS夹杂在腐蚀介 质中的溶解，常常成为点蚀、缝隙腐蚀的起始点。基于这种考虑，POSCO公司在专利EP1327008的基础上进一步提高 了 Mo含量，同时一定程度上降低了 Mn含量，申请了中国专利 CN101090988，其Ni含量为1.0 3.0， Mo提高至0.5 2.5，该专利技术目的是 进一步提高耐腐蚀性能，其专利申请的合金组分的组成范围确保合金具有 CPT高于2(TC的性能，其耐蚀性能优于含镍12%的316不锈钢，但是Mo 含量的提高将显著提高合金的成本，因此该成分合金取代的目标主要为 316型不锈钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，将Mn含量控制在0 1.5。/。，以提高耐腐蚀性能；同时调整 N、 Ni等元素的含量，使钢在不含或仅含少量贵元素Mo的条件下，具有 高强度，优异的耐腐蚀性能以及在室温和低温下优良的冲击韧性，同时成 本较低，热加工难度小，可大量应用于沿海建筑、石油化工等领域，在室 温及低温条件下取代含镍量高达8%以上的304奥氏体不锈钢。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案为耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢，其化学成分重量百分比为C0.01 0.10%， Si0.2 1.0%， 0<Mn<1.5%， Cr 20.0 22.0o/o， Ni 1.8 4.0%， N 0.08 0.2%， 0<Mo<0.5%， W、 Cu中的一种或一种以上^1.0%，其余为Fe和不可避免杂质。碳碳是强奥氏体形成元素， 一定程度上可以取代Ni，促进奥氏体形 成，并稳定奥氏体组织，同时可以提高不锈钢的强度。但是当碳含量过高 时，碳与铬结合后在晶界形成富铬碳化物，导致晶间腐蚀。另外，形成的 富铬碳化物还降低钢的冲击韧性。过低的碳含量将增加制备过程中的难度 和成本。因此，本专利技术钢中设计碳含量为0.01% 0.10%。硅硅是钢铁熔炼中通常含有的元素。在双相不锈钢中，硅是铁素体 形成和稳定元素。硅在熔炼过程中用于脱氧，同时硅可以提高铁素体相的 高温强度，因此一般双相钢中含有0.2%以上的硅。但是硅含量过高时将降 低氮的溶解度，并加速金属间相的析出。因此，本专利技术钢中设计硅含量为 0.2% 1.0%。锰锰是一种奥氏体形成和稳定元素，可以利用锰一定程度上取代 镍，获得奥氏体组织，同时锰的添加可以显著提高氮的溶解度。但是锰对 不锈钢的耐腐蚀性的影响基本上都是负面的。评价双相不锈钢耐点腐蚀性 能的经验公式为PREN (耐点蚀当量)=%Cr+3.3%Mo+30%N-%Mn，由 该公式可见，每添加1%的锰，将使合金PREN值降低1，相当于抵消了添 加0.3%的Mo对耐点蚀性能的提高。Mn影响耐点蚀性的原因在于锰和硫 形成MnS，或随着钢中锰量增加，MnS中的含铬量降低，所引起的MnS 夹杂在腐蚀介质中的溶解，常常成为点蚀、缝隙腐蚀的起始点，因此本发 明钢中重点控制Mn含量为0% <1.5%。铬铬是钢获得耐腐蚀性能的最重要元素。 一般地获得耐腐蚀性的最5低铬含量是12%。但是当铬含量较低时，Fe-Cr 二元相图显示将出现马氏 体相，同时Cr含量的提高可以显著增强耐腐蚀性能，因此本专利技术钢中Cr 含量控制在18%以上。但是当Cr含量过高时，将增加金属间相析出，同 时由于Cr是主要的铁素体形成元素，因此过高的Cr将需要相应高的Ni 当量与之配合，以保证获得双相组织。因此，本专利技术钢中铬含量控制在 20.0%~22.0%。镍镍是基本奥氏体形成元素，是奥氏体不锈钢和双相不锈钢中主要 的奥氏体化元素。且能够提高钢的冲击韧性，降低钢的韧-脆转变温度 (Ductile-brittle transition temperature,简称本文档来自技高网...

【技术保护点】
耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢，其化学成分重量百分比为：Ｃ　０．０１～０．１０％，Ｓｉ　０．２～１．０％，０＜Ｍｎ＜１．５％，Ｃｒ　２０．０～２２．０％，Ｎｉ　１．８～４．０％，Ｎ　０．０８～０．２％，０＜Ｍｏ＜０．５％，Ｗ、Ｃｕ中的一种或一种以上≤１．０％，其余为Ｆｅ和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢，其化学成分重量百分比为C 0.01～0.10％，Si 0.2～1.0％，0＜Mn＜1.5％，Cr 20.0～22.0％，Ni 1.8～4.0％，N 0.08～0.2％，0＜Mo＜0.5％，W、Cu中的一种或一种以上≤1.0％，其余为Fe和不可避免杂质。2. 耐点蚀性和低温韧性优良的双相不锈钢的制造方法，包括以下步骤1) 其化学成分重量百分比为C 0.01~0.10%， Si 0.2 1.0%， 0<Mn<1.5%， Cr 20.0~22.0% ， Ni 1.8 4.0% ， N 0.08 0.2% ， 0<Mo<0.5%， W、 Cu中的--种或一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，胡锦程，宋红梅，江来珠，王治宇，崔健，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]