[發明專利]一種高硼含量奧氏體不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200910197769.6
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN102051531A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 余式昌;馬永柱
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C22C33/04;C21C5/52;C21C7/068;B22D7/00;B22D30/00;C21D8/02;B21B37/74;B21B37/58
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及不銹鋼制造工藝，特別涉及一種高硼含量奧氏體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

隨著世界能源短缺問題的日益嚴重和環境問題的日益突出，核電等綠色能源得到世界各國的日益重視和大力發展。高硼奧氏體不銹鋼具有優良的中子吸收性能、使用壽命長、性能穩定可靠和不需在役檢查等綜合成本和性能的優勢，逐漸取代硼塑料、鎘等中子吸收材料成為乏燃料貯存格架、核廢燃料貯藏和運輸容器等領域首選中子吸收材料，得到了廣泛的應用。

為保證乏燃料保持次臨界狀態，目前核電站越來越傾向于采用高密度或極高貯存密度的方式來貯存核燃料，這就要求含硼不銹鋼的厚度越來越薄和硼含量越來越高。但是硼在鋼中的固溶度很低，高硼不銹鋼中會形成大量低熔點硼化物共晶，嚴重割裂基體并使得晶界強度大大削弱，導致材料的塑性、韌性大幅度降低，從而顯著降低鋼的熱加工性，導致鋼板邊裂嚴重，因此高硼奧氏體不銹鋼制造難度高和制造成本上升。

為解決高硼不銹鋼制造難度大的問題，目前的解決方案主要是通過對高硼不銹鋼鑄坯或鍛坯的邊部進行加工處理，包括涂覆金屬、框架保護材、焊接塑性良好的異種金屬等，確保熱加工過程中減少高硼鋼邊部溫降和約束其變形，達到減少或者避免高硼不銹鋼的邊裂和提高成材率的目的，但該類處理過程加工流程較長，有些需要特殊的工藝裝備，導致工藝復雜和成本較高。

日本專利JP4253506公開了一種高硼奧氏體不銹鋼的熱軋方法，其采用的高硼不銹鋼原料成分為(質量分數)：硼0.3-2.0％，碳≤0.08％，硅≤2.0％，錳≤2.0％，鎳8.0-15.0％，鉻16.0-20.0％，鉬≤3.0％，氮≤0.15％，其余為鐵和不可避免的雜質。該專利的熱軋方法是通過采用在高硼鋼鑄錠或者鍛坯四周焊接框材進行熱加工，加熱溫度為1100～1200℃，終軋溫度大于T＝53B+700℃，來達到減少或者避免高硼不銹鋼熱軋邊裂的目的，取得了一定效果，但該方法需要準備高精度坡口的框材并且焊接工作量大，而且軋制過程中框材容易剝落，導致生產工藝復雜和生產效率低。

日本專利JP9269398公開了一種用于熱軋高硼奧氏體不銹鋼的熱加工方法，具體方案為：采用在含硼0.6～2.0wt％奧氏體不銹鋼鋼坯側邊堆焊金屬層，控制該堆焊金屬層的鐵素體含量為3～12vol.％、含硼量為0.3wt.％以下和厚度3mm以上，最后在1100～1200℃保溫后熱軋，以減少熱軋邊裂，但該方法為保證足夠的堆焊層厚度，導致焊接工數多而且容易產生焊接裂紋，當產生焊接裂紋時，將成為裂紋源而引發邊裂產生，所以很難完全防止邊裂產生。

中國專利CN1681955A公開了一種含硼不銹鋼材及其制造方法，該鋼板的特征為：在含硼0.3～2.5wt.％的不銹鋼板除加工面之外的至少兩面上用高效電子束焊接保護材，焊接金屬的化學成分需滿足：15≤C_req≤30，4≤Cr_eq-Ni_eq≤17，Cr_eq＝Cr+1.5×Si+Mo-5×B，Ni_eq＝Ni+30×(C+N)+0.5×Mn，由此進行熱加工可防止熱軋材產生邊裂，但該方法需要專門焊接裝備且成本較高，并且實施例中未有硼含量超過1.2wt％焊接試驗，不能確保高硼含量熱軋材不產生邊裂。

日本專利JP6192792公開了一種高耐蝕性的含硼不銹鋼，其化學成分為(質量分數)：C≤0.02％，Si≤0.5％，Mn≤2％，Ni10-22％，Cr18-26％，B≤3.0％，Mg≤0.1％，Al≤0.5％，Gd0.05-1.0％，0.1-5％的Ti、Zr和Nb其中之一或復合添加，Cd≤1％、Sm≤1％和Eu≤1％其中之一或復合添加，0.1-5％的Mo、W和V其中之一或復合添加，其余為鐵和不可避免的雜質。該專利利用增加其他中子吸收元素如Gd、Sm和Eu來降低B含量，從而提高了材料的耐蝕性和熱加工性能，但該方法化學成分復雜，增加了冶煉難度，而且許多元素屬于稀有元素，導致原料成本昂貴。