本发明专利技术公开了一种低温韧性优良的双相不锈钢中厚板及其制造方法，其化学成分重量百分配比为：C?0.01~0.10%，Si?0.2~1.0%，Mn?2.0~3.5%，Cr?20.0~21.5%，Ni?3.0~3.5%，N?0.08~0.15%，W?0.5~1.0%，Cu?0.01~0.5%，B?0.001~0.005%，V?0.05~0.25%，其余为Fe和不可避免杂质。该不锈钢通过成分配比控制，具有适当的相比例和优良的低温韧性，同时通过特殊的轧制工艺确保其奥氏体相沿长宽比小于3，避免沿轧向过度拉长。材料沿纵向和横向都具有优良的低温韧性，-40℃时纵向和横向冲击值大于220J，-80℃时纵向和横向冲击值大于200J，可大量应用于低温条件下沿海建筑、石油化工等领域。
【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，尤其ー种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。其屈服強度与奥氏体不锈钢相比显著提高，耐氯化物应カ腐蚀断裂能力明显高于300系列的奥氏体不锈钢，同时具有优异的耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力。1968年不锈钢精炼エ艺一氩氧脱碳(AOD)的专利技术，使一系列新不锈钢钢种的产生成为可能。AOD所帯来的诸多进步之ー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。Cr含量在22%以下,且含镍量低，同时不含钥、鹤或仅含少量的钥、鹤的双相不锈钢被称为经济型双相不锈钢，由于采用N、Mn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。一方面进ー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，另ー方面转向开发含Cr量21%左右，低镍量且不含钥或仅含少量钥的经济型双相不锈钢，以降低双相不锈钢的成本和售价，从而増加双相不锈钢与其他类型不锈钢的竞争优势。冲击性能是双相不锈钢的最关键性能之一。欧洲专利局专利EP1327008公布了一种奥氏体ー铁素体双相不锈钢，其成分范围(重量％) : 0. 02 0. 07%C、3. (T8. 0%Mn、19. 0 23. 0%Cr、l. I I. 7%Ni、0. I 2. 0%Si、0. 15 0. 3%N、可能包含的合金元素有不大于I. 0%的 Mo 或 W、不大于 I. 0% 的 Cu、0. 003 0. 005%B、 ≤0. 004%Ti、 ≤ 0. 002%Nb、 ≤0. 04%V、 ≤0. 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焊接性能，同时钢中的Ni元素含量被降低至I. ri. 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，由于合金中Ni含量在I. 7%以下，因此随着温度的降低，其韧性(冲击值)将显著下降。专利CN101215674公布的一种奥氏体一鉄素体双相不锈钢，其成分范围其成分范围(重量％ ) :0 0. 04% C、5. 0 7. 0% Mn、18. 0 20. 0% Cr、0 I. 0% Si、0. 15 0. 25% N、0. 001 0. 1%B,0. 005 0. 20%的稀土 Ce或Y。材料不含Ni和Mo,耐点蚀当量值PREN=Cr%+3. 3Mo%+20N%较低。欧洲专利EP1867748A1公开了ー种铁素体-奥氏体相双相不锈钢，其成分特点是C ≤ 0. 05%, Cr :21 25%，Ni :1 2. 95%, N :0. 16 0. 28%, Mn ≤ 2. 0%,Mo+ff/2 ≤ 0. 50%, Mo ≤ 0. 45%, W ≤O. 15%, Si ≤ I. 4%, Al ≤ 0. 05%, Cu :0. lTO. 50%,S ≤0. 01%, P ≤ 0. 04%, B ≤ 0. 005%, Co ≤ 0. 5%, REM ≤ 0. 1%，V ≤0. 5%, Ti ≤0. 1%，Nb ≤ 0. 3%,Mg ( 0. 1%，材料具有优良的耐蚀性和强度，但其_50°C时冲击值不大于51J。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种低温韧性优良的双相不锈钢中厚板及其制造方法，该不锈钢材料沿纵向和横向都具有优良的低温韧性，-40°C时纵向和横向冲击值大于220J，_80°C时纵向和横向冲击值大于200J。研究显示奥氏体不锈钢具有最佳的低温韧性，其冲击韧性值随温度降低到-200°C时基本未出现变化，保持在200J以上；双相不锈钢在室温时冲击性能与奥氏体不锈钢相当，随着温度降低，先保持不变，随后出现下降。原因在于双相不锈钢中含有50%的铁素体相，而铁素体存在低温韧脆转变(Ductile to brittle transition,简称DBT),导致双相不锈钢冲击韧性随温度降低出现降低，因而低温韧性成为衡量其力学性能的关键參数。例如典型的经济型双相不锈钢S32101在_40°C时，沿纵向(即钢板的轧制方向)检测的冲击值为160J，横向(即垂直于钢板的轧制方向)检测的冲击值为80J左右；测试温度降低到-80°C，横向(即垂直于钢板的轧制方向)检测的冲击值为60J左右。冲击性能(尤其是横向)的降 低将导致材料脆性断裂或者失效的风险增加，从而限制了其在低温的应用。影响双相不锈钢低温韧性的主要因素包括(I)合金元素镍是強烈形成奥氏体和扩大奥氏体相区的元素，随着镍含量的降低，低温冲击韧性迅速降低，镍是决定冲击韧性的关键因素之一。氮也是強烈形成和稳定奥氏体、扩大奥氏体相区的元素，其能力远超过镍元素，但是氮降低双相不锈钢低温韧性，随着氮含量増加，低温时冲击韧性显著下降。(2)组织方向和晶粒度的影响组织的方向性对冲击韧性有显著的影响。一般地，沿着轧向的冲击性能较高，而垂直于轧向即横向的冲击性能则显著较低，尤其是在低温时表现得更加明显。原因在于奥氏体相沿着轧制方向被拉长，呈现典型帯状组织特征。这种沿轧向拉长的奥氏体导致了两个方向的冲击值差异较大，冲击裂纹往往由显微空洞连接而成，这种空洞优先在铁素体相中和相界发生，垂直于轧向试样的裂纹沿着相界和在铁素体相中可以较容易地扩展，导致最终断裂，而沿轧向试样的裂纹扩展则不同，需要穿过奥氏体相，这些塑性较好的帯状奥氏体阻止了裂纹的扩展，从而表现出较高的韧性。双相不锈钢的晶粒度对屈服強度和韧性起着重要作用，细小的晶粒有助于获得较高的屈服強度和韧性。(3)相比例相比例对力学性能存在较显著的影响，一般地，奥氏体含量高有利于提高冲击韧性。同时相比例还影响耐腐蚀性能，因此需要选择适当的相比例，以获得优良的综合性能。综上所述，本专利技术的构思如下将N含量控制在0. 08 0. 15%, Ni含量控制在3. 0 3. 5%, Mn含量2. 0 3. 5%，奥氏体相含量50、8%,控制奥氏体相沿轧向和宽度方向的尺寸比值小于3,确保其奥氏体相并未沿轧向过度拉长。进ー步地，通过特殊的轧制エ艺，即轧制エ艺为先沿ー个方向展宽轧制到铸坯的35 45%，然后转钢90°后，轧制到所需厚度，总压缩量满足70%以上，同时两个方向压缩量比值接近1:1 ;将轧制后的钢板进行退火酸洗，其退火温度控制在103(T110(TC，确保奥氏体相含量50飞8%，关键地控制奥氏体相沿轧向和宽度方向的尺寸比值小于3，确保材料沿着轧向和垂直于轧向均获得优异的韧性，消除韧性的方向性。材料沿纵向和横向都具有优良的低温韧性，_40°C时纵向和横向冲击值大于220J，_80°C时纵向和横向冲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种低温韧性优良的双相不锈钢中厚板，其化学成分重量百分比为C0.oro. 10%, Si 0. 2 I. 0%, Mn 2. 0 3. 5%, Cr 20. 0 21. 5%, Ni 3. 0 3. 5%, NO. 08 0. 15%, W0.5 I. 0%, Cu 0. 01 0. 5%, B 0. 001 0. 005%, V 0. 05 0. 25%，其余为 Fe 和不可避免杂质。2.如权利要求I所述的ー种低温韧性优良的双相不锈钢中厚板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 1)按所述成分冶炼，模铸或连铸形成铸坯...
【专利技术属性】
技术研发人员：江来珠，张伟，宋红梅，王治宇，胡锦程，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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