[發(fā)明專利]一種高氮低鎳雙相不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810039374.9
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN101613839A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋紅梅;張偉;胡錦程;王治宇;崔健;江來珠
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C21D1/26;B22D11/14
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其一種雙相不銹鋼的成分及制造工藝。

背景技術(shù)

雙相不銹鋼由鐵素體與奧氏體雙相組成，而且其中每相比例不少于30％。由于兩相組織的特征使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，與鐵素體不銹鋼比，其韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性能好。同時保留了鐵素體鋼導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。其屈服強(qiáng)度與奧氏體不銹鋼相比顯著提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂能力明顯高于300系列的奧氏體不銹鋼，同時具有優(yōu)異的耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力。

1968年不銹鋼精煉工藝--氬氧脫碳(AOD)的發(fā)明，使一系列新不銹鋼鋼種的產(chǎn)生成為可能。AOD所帶來的諸多進(jìn)步之一便是合金元素氮的添加。雙相不銹鋼添加氮可以使焊接狀態(tài)下熱影響區(qū)的韌性和耐腐蝕性接近于基體金屬的性能，氮還降低了有害金屬間相的形成速率。含氮的雙相不銹鋼被稱為第二代雙相不銹鋼。2205是第二代雙相鋼的代表鋼種并廣泛應(yīng)用于海上石油平臺、化工、造紙等多個領(lǐng)域。

進(jìn)入2000年以來，雙相不銹鋼的發(fā)展呈現(xiàn)兩種趨勢。一方面進(jìn)一步提高鋼中合金元素含量以獲得更高強(qiáng)度和更加優(yōu)良的耐蝕性，關(guān)于這方面的專利有中國專利ZL03806936.9，已公開專利申請CN101057002和CN1768156。另一方面轉(zhuǎn)向開發(fā)含Cr量21％左右，低鎳量且不含鉬或僅含少量鉬的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，以降低雙相不銹鋼的成本和售價，從而增加雙相不銹鋼與其他類型不銹鋼的競爭優(yōu)勢。

實(shí)際上，在應(yīng)用最廣泛的奧氏體不銹鋼中，通常含有8％～12％的鎳，鎳元素的成本占原材料成本80％左右，而在雙相不銹鋼2205中，含有5％左右的鎳，鎳元素的成本占原材料成本50％左右。因此不銹鋼中每降低1％的鎳，意味著降低10～15％的原材料成本。另一方面，自2005年以來，不銹鋼中的重要合金元素鎳價格持續(xù)攀升，且價格產(chǎn)生劇烈波動，導(dǎo)致不銹鋼生產(chǎn)的原材料成本升高，同時據(jù)預(yù)測，稀貴金屬鎳的短缺具有一定的長期性。這使降低不銹鋼生產(chǎn)成本成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。氮元素具有強(qiáng)烈的奧氏體化能力，同時含量豐富，價格低廉，選擇氮做為Ni的替代元素，開發(fā)含氮甚至高氮不銹鋼是發(fā)展節(jié)鎳不銹鋼的方向。

中國發(fā)明專利ZL02145172.9公布了一種雙相不銹鋼的成分含量(重量％)為：0.01～0.12％C、4.0～8.0％Mn、12.0～25.0％Cr、0.20～1.5％Al、0.5～3.0％Ni、0.4～3.0％Mo、≤1.0％Cu、0.2～2.5％Si、0.05～0.3％N、0.02～0.05％Re、≤0.03％S、≤0.035％P、余Fe。該發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)異，以錳、鉻、鋁為主加元素的雙相不銹鋼，采用的固溶處理溫度為980℃～1080℃。但是在大生產(chǎn)中，由于Al極易氧化，形成鋁的氧化物或者氮化物，不僅導(dǎo)致澆注過程中結(jié)瘤，而且增加了鋼中硬質(zhì)量夾雜物，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

歐洲專利局專利EP1327008公布了一種奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，其成分范圍(重量％)：0.02～0.07％C、3.0～8.0％Mn、19.0～23.0％Cr、1.1～1.7％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、≤0.004％Ti、≤0.002％Nb、≤0.04％V、≤0.03％Ce或Ca，余量為Fe或不可避免的雜質(zhì)。經(jīng)1050℃退火處理后，該雙相鋼具有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的耐腐蝕性能和焊接性能，同時鋼中的Ni元素含量被降低至1.1～1.7％，與廣泛應(yīng)用的奧氏體不銹鋼相比具有成本顯著降低的特色。POSCO公司在專利EP1327008的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了Mo含量，申請了中國專利CN101090988，其Ni含量為1.0～3.0，Mo提高了至0.5～2.5，目的是進(jìn)一步提高耐腐蝕性能。

中國發(fā)明專利CN1970815公開了一種含稀土金屬的高氮無鎳超級雙相不銹鋼合金材料及其制備方法，其成分范圍(重量％)為：0～0.03％C，24～26％Cr，14～20％Mn，2.0～4.0％Mo，0.30～0.55％N，0.05～0.2％Re(Ce或Y)，Si≤1.0％，S≤0.01％，P≤0.02％，Ca≤0.015％，B≤0.01％，其余為Fe。該高氮無鎳超級雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性，孔蝕抗力當(dāng)量值大于40(PREN＝Cr％+3.3Mo％+16N％)，并且適量稀土(鈰或釔)、硼和鈣的加入有效改善了其熱加工性。該專利公開的成分體系屬于超級雙相不銹鋼。