[發明專利]一種提高高鉻高鎳型雙相耐熱鋼熱加工塑性的方法

無效

• 申請號: 201110386257.1
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102424903A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 魏志剛;陳國勝;王資興;高雯;陸韶斌;王文革
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00
• 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

本發明涉及冶金行業中一種雙相鋼的熱加工工藝方法，具體地，涉及一種提高高鉻高鎳型雙相耐熱鋼熱加工塑性的方法，屬于黑色金屬材料制造加工技術領域。

背景技術

在高鉻鐵素體單相耐熱鋼的基礎上，加入一定量的鎳，得到一種新的奧氏體-鐵素體雙相耐熱鋼，該鋼具有合適的鉻、鎳含量，其室溫及高溫性能均比原單相耐熱鋼得到較大的提高和改善，組織及尺寸的穩定性得到增強，特別是由于奧氏體對組織的隔離作用，裂紋的擴展得到有效抑制，熱疲勞性能得到大幅度提高，因而是一種較理想的耐熱材料。

高鉻高鎳雙相耐熱鋼的化學成分如表1所示，鑄態組織由γ基體(即奧氏體相)和第二相α相(即鐵素體相)組成。由于鑄態組織的枝晶偏析十分明顯，枝晶干和枝晶間組織的差別很大(如圖1a)，其枝晶間主要析出相為α相(如圖1b)。同時，由于其Ni_eq/Cr_eq(即Ni當量和Cr當量之比)較低，該種成分特征決定了該鋼種的平衡α相含量為25％左右。然而，在一般情況下，在強化程度不高的雙相鋼中，當第二相(即α相)的體積分數超過20％時，該雙相鋼中原始鑄態組織的熱加工塑性將顯著下降，加之所述高鉻高鎳雙相耐熱鋼中還含較高的Mo、Ti、Al等固溶強化元素和沉淀強化元素，導致其鑄態組織的熱塑性很差，致使所述鋼種熱加工難度較大。

表1高鉻高鎳雙相耐熱鋼的化學成分

由于α相與γ基體的變形抗力、塑性、再結晶溫度相差較大，變形過程中兩相界面將產生復雜的多重應力，從而萌生裂紋，并沿這些界面迅速擴展。隨第二相α相數量增多、尺寸增大、形貌的復雜化以及相互聯接趨勢的加大，產生熱加工鍛造裂紋的幾率隨之增大。所述鍛造裂紋主要沿枝晶間擴展，偏聚于枝晶間互相聯接的大塊狀α相是惡化熱加工性能下降的主要原因。

同時，該高鉻高鎳雙相耐熱鋼有極強烈的σ相，所述σ相為四方結構，在此類鋼中σ相常為Fe(Cr，Mo)析出傾向，加之枝晶間Cr、Ti、Al等元素的偏析，其σ相析出傾向更大。根據熱力學數據計算出σ相最高穩定溫度高達1130℃以上。

多年來，國內相關廠家生產該雙相耐熱鋼棒材過程中，因熱加工裂紋造成棒材大量報廢。尤其是終鍛溫度低于1000℃時，熱塑性極差，且裂紋一旦產生，就迅速擴展。據統計，棒材收得率(包括短尺料)只有40％左右，有些小規格軋棒的成材率甚至在10％以下。

為解決上述問題，國內主要存在如下文獻：

文獻[魏振宇，吳玖.雙相不銹鋼論文集.北京：冶金工業出版社，1992：189]提及了雙相不銹鋼延長加熱保溫時間對消除熱加工裂紋的重要性，但是并未提出解決此類問題的思路，更未具體給出方法或工藝及其原理。關于該類高鉻高鎳型雙相耐熱鋼的組織轉變行為及合理的熱加工工藝尚未見文獻報道，而這些正是解決該問題的關鍵。

公告號為CN1306582的“具有優異的低溫韌性的超高強度雙相鋼”，涉及了使用高溫均勻化方法改善以鐵素體為基、細晶粒的板條馬氏體及下貝氏體第二相強化的雙相鋼的微觀組織，其均勻化主要是使鋼坯中的所有鈮及釩的碳化物和碳氮化物基本溶解，以及鋼坯中形成細小的初始奧氏體晶粒，其主要目的不是為了提高熱塑性或解決熱加工成形性問題，而是為了后續熱處理及性能作準備。在專利檢索中，未發現有本發明中的高鎳高鉻類雙相耐熱鋼及其他奧氏體-鐵素體雙相鋼在熱塑性方面或通過均勻化改善微觀組織而提高熱加工成形性能方面的內容。

文獻[李愛民，馬天軍，金凱明，楊玉軍，孫魁平，趙光普，焦蘭英.GH202合金熱加工塑性的研究.北京：鋼鐵研究學報，2003年7月，第15卷第7期]提及了均勻化處理制度，然而，該文獻均勻化處理的目的主要是改善鋼錠鑄態組織元素微觀偏析，特別是W、Mo、Cr、Ti元素的顯微偏析，使枝晶和枝干元素分布趨于均衡，從而提高合金組織均勻性，同時也有利于熱加工塑性的改善。這種目的的均勻化處理手段經常用于合金化程度較高的高溫合金的鑄錠成分均勻性改善，由于要使偏析元素在枝晶和枝干充分擴散均勻，一般時間都較長，工業生產中通常在30～60小時。

發明內容