[發明專利]一種耐熱老化的雙相不銹鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201310001748.9
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103045953A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 王西濤;李時磊;王艷麗;張海龍;李樹肖;楊濱
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及冶金類，不銹鋼領域，具體涉及一種耐熱老化的雙相不銹鋼。

背景技術

雙相不銹鋼是含有鐵素體和奧氏體雙相組織的不銹鋼，它很好地結合了奧氏體和鐵素體不銹鋼的優點。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高，同時具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。由于雙相不銹鋼良好的綜合性能，可以滿足惡劣工況的使用要求，因而廣泛地應用于核電、海洋、石化、船舶及軍事等工業。

雙相不銹鋼由于含有一定量的鐵素體，在300~500℃溫度區間長期使用會發生熱老化脆化現象，表現為鐵素體的硬度增加，材料的斷裂韌性降低。壓水堆核電站中的一回路主管道、主冷卻劑泵殼和大量的閥門均選用雙相不銹鋼，在長期運行后由于熱老化導致力學性能嚴重退化，從而降低了這些關鍵部件的可靠性和安全性，最終影響核電站的安全運行。核電站的設計壽命一般為40-60年，屬于不可更換的關鍵部件的使用期也必須高于核電站的壽命期，因此選用的雙相不銹鋼材料必須具有長期服役安全性。

目前普遍使用的雙相不銹鋼，其鐵素體含量一般高于15%，鐵素體尺寸較大且相互貫通，這樣的組織在未使用前具有優異的綜合性能。但是長期熱老化后，尺寸大且相互貫通的鐵素體會在材料中形成脆化的快速通道，這會導致雙相不銹鋼材料力學性能的急劇惡化。因此，非常必要開發一種鐵素體含量較低，鐵素體形態均勻細小且不連通的耐熱老化的雙相不銹鋼。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種耐熱老化的雙相不銹鋼材料，該材料鐵素體含量較低，鐵素體形態均勻細小且不連通，能夠顯著減弱長期熱老化后材料的性能退化，從而延長其使用壽命。

本發明提供的耐熱老化的雙相不銹鋼按重量百分比含有如下成分：C?＜0.03、Cr?18.0-22.0、Ni?8.0-11.0、Mn?0.5-1.5、Si?0.2-1.0、Mo?0.1-0.8、S?＜0.005、P＜0.03，余量為Fe及不可避免的雜質。鐵素體含量要求＜20%，鐵素體均勻細小且不連通。

各成分優選含量（重量%）為：

C?0.01-0.03、Cr?19.0-21.5、Ni?8.5-10.0、Mn?0.5-1.2、Si?0.2-0.8、Mo?0.1-0.5、S?＜0.005、P＜0.03，余量為Fe及不可避免的雜質。鐵素體含量范圍5-15%，鐵素體均勻細小且不連通。

制備方法如下：

按照耐熱老化的雙相不銹鋼成分含量配料，采用電弧爐+氬氧精煉爐爐外精煉工藝進行冶煉，通過離心鑄造或靜態鑄造澆鑄成型。在1050-1150℃溫度范圍內進行固溶處理。一種耐熱老化的雙相不銹鋼的制備方法，其步驟包括：?

1.按照如下成分及重量百分比含量配料：C?＜0.03、Cr?18.0-22.0、Ni?8.0-11.0、Mn?0.5-1.5、Si?0.2-1.0、Mo?0.1-0.8，余量為Fe；

2.?采用電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯冶煉工藝，出鋼溫度1600-1650℃；

3.?將型筒或鑄模預熱到200-250℃，通過離心鑄造或靜態鑄造澆鑄成型；

4.?澆注溫度1500-1600℃，離心鑄造型筒轉速為400-500r/min；

5.?在300-350℃下脫模；

6.?產品經1050-1150℃固溶處理，時間是不少于10h；

7.?固溶處理后采用水淬處理，時間為15-30min，水溫低于40℃。

進一步的，所述電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯冶煉工藝包括如下步驟：

1）將原料置于電弧冶煉爐內，冶煉時間60-70min，保證出爐溫度高于1600℃；

2）將鋼水轉移至氬氧精煉爐進行爐外精煉，溫度范圍：1580~1730℃，精煉時間控制在60~100min。

本發明的耐熱老化的雙相不銹鋼具有一下特性和優點：

1.?本發明的耐熱老化的雙相不銹鋼與傳統的雙相不銹鋼相比具有更均勻細小的組織，鐵素體呈圓鈍狀且不相互貫通，且鐵素體含量相對更低，保證了產品具有優良的力學性能，同時長期熱老化后材料的熱老化退化顯著減弱。

2.?Mo元素的加入保證了材料的抗點蝕能力，同時較低的Mo含量不會使材料的熱老化性能退化加劇。