[發明專利]一種表面耐蝕性優良的雙相不銹鋼冷軋板及其制造方法

無效

• 申請號: 201010177760.1
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102251194A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 張偉;宋紅梅;胡錦程;余式昌;江來珠
• 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;C21D8/02;C23C8/22
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及冶金領域，具體涉及一種表面耐蝕性優良的經濟型雙相不銹鋼冷軋板及其制造方法。

背景技術

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點，與鐵素體不銹鋼比，其韌性高、脆性轉變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性能好，同時保留了鐵素體不銹鋼導熱系數高、膨脹系數小的優點。雙相不銹鋼的屈服強度與奧氏體不銹鋼相比顯著提高，耐氯化物應力腐蝕斷裂能力明顯高于300系奧氏體不銹鋼，同時具有優異的耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力。

經濟型雙相不銹鋼特指一類Cr含量在21％左右，且含鎳量低，同時不含鉬、鎢或僅含少量的鉬、鎢的雙相不銹鋼，由于采用Mn、N代替Ni，因此成本較低，是取代傳統奧氏體不銹鋼的理想材料。歐洲專利局專利EP1327008公布了一種1.1～1.7％Ni，0.15～0.3％N的Cr21系經濟型雙相不銹鋼。Cr21系經濟型雙相不銹鋼中都含有較高含量的N，利用氮的強奧氏體化作用來代替鋼中昂貴、稀缺的鎳，穩定或控制適宜相比例，同時氮含量的增加可以顯著提高強度和耐腐蝕性能。ASTMA240中將21％Cr左右的經濟型雙相不銹鋼納入標準，一般稱為經濟型雙相不銹鋼2101。

現有的經濟型雙相不銹鋼冷軋板一般通過冶煉、熱軋和冷軋退火的工序制備。Cr21系經濟型雙相不銹鋼中高的氮含量導致冶煉過程難度很大，尤其是氮含量大于0.25％時，高含量的氮很難在冶煉過程中加入到鋼液中，鑄造過程中高的氮含量又容易逸出形成氣孔等缺陷；同時，由于雙相不銹鋼具有兩相結構，在加工過程中兩相變形能力和行為不同，因此易產生熱裂紋，經濟型雙相不銹鋼中高的氮含量更導致熱塑性下降，因此熱加工過程中易產生嚴重邊部裂紋，限制了該雙相不銹鋼的生產和應用。

在這種情況下，采用滲氮法生產氮含量較高的Cr21系經濟型雙相不銹鋼材料就成為一種可能的工藝。所謂滲氮法是將不含氮或者含氮較低的零件或鋼帶在一定溫度下置于含氮氣氛中，氮將滲透進零件或鋼帶表面，并以固溶形式存在。采用表面氮合金化技術，能顯著提高不銹鋼的耐腐蝕性，同時又可以節省能源、降低成本，目前主要用于奧氏體不銹鋼零件的滲氮處理。

在EP0652300和CN1107187A中，公開了一種在不銹鋼中形成高強度奧氏體表面層的表面滲氮方法，在1000～1200℃之間溫度下滲氮，使接近成品形狀的不銹鋼零件表面部分富集溶解氮，該方法滲氮的壓力較高，需要專用的熱處理爐，用于不銹鋼零件長時間滲氮處理，一般處理時間長達幾十小時，生產效率較低，該表面層以奧氏體組織的高韌性為特征，導致尤其在沖擊磨損、氣蝕及空蝕情況下顯著提高耐磨性，適合用來延長料流機械中不銹鋼零部件的壽命。

EP890656A1中也采用了類似的方法，在1000～1200℃之間溫度下長時間滲氮，但其整個滲氮過程中滲氮壓力不是恒定的，而是分為兩個不同的階段，采用660mbar/7.5h+220mbar/7.5h工藝替代恒定壓力220mbar/15h的工藝，從而加速了滲氮過程，使得滲氮層厚度和表面氮濃度增加，該方法也適用于不銹鋼零件長時間、非常壓下滲氮處理。上述滲氮處理主要針對奧氏體不銹鋼零件，滲氮時間長，效率較低。

發明內容

為了克服以上技術問題，本發明的目的在于提供一種含氮較高的表面耐蝕性優良的經濟型雙相不銹鋼，同時，提供一種滲氮效率較高的制造該雙相不銹鋼的方法。

本發明的技術方案是，一種表面耐蝕性優良的雙相不銹鋼冷軋板，所述不銹鋼冷軋板包括表面層和基體層，該經濟雙相不銹鋼含有以下元素：Cr：19.0～23.0％，Ni：0.5～4.0％，C：0.01％～0.10％，Si：0.2％～1.0％，Mn：3.5％～6％，Mo：＜0.5％，W和/或Cu≤1.0％，所述雙相不銹鋼冷軋板表面層N含量為0.25～0.5％，所述基體層N含量為0.15～0.25％，其余為Fe和不可避免的雜質。

根據本發明所述的表面耐蝕性優良的雙相不銹鋼冷軋板，較好的是，所述表面層的氮以固溶形式存在，所述表面層的厚度為100～1000μm。本發明的表面耐蝕性優良的經濟型雙相不銹鋼冷軋板由于經過滲氮處理，表面氮含量較高，基體氮含量為軋制后的常規氮含量。根據氮含量的區別劃分為表面層和基體層，表面層的厚度即為高氮層氮的厚度。

根據本發明所述的表面耐蝕性優良的雙相不銹鋼冷軋板，較好的是，所述表面層奧氏體相含量在70～100％。

進一步地，所述基體層奧氏體相比例為45～55％。