專利名稱：具有良好低溫沖擊韌性的經濟型雙相不銹鋼及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一類具有良好低溫沖擊韌性和耐蝕性的經濟型雙相不銹鋼合金材料及其制備方法。
背景技術：
雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體組成。雙相不銹鋼的主要成分是鉻、鎳、鉬，而其中鎳是最昂貴的；為了降低成本，降低鋼中鎳的含量，可采用增加錳和氮的含量。鎳含量的降低可以減少原材料價格波動對不銹鋼市場的影響。因此，隨著A0D、V0D精煉工藝的發展，尤其是AOD爐中能夠控制氮的加入，從而促進了含氮雙相不銹鋼的開發，如2205鋼其氮含量在0. 15%左右。氮的加入不僅提高了鋼的耐局部腐蝕性能，而且解決了不銹鋼的焊接問題， 使雙相不銹鋼成為一種可焊接的結構材料，大大拓展了雙相不銹鋼的應用范圍。隨著冶金技術的進一步發展和成本的降低，對氮的加入量也能夠精確控制，從而出現了新的低鎳高氮超級雙相不銹鋼，如UNS32750鋼，其氮含量在0. 25 0. 35%，含鎳量在6 8%左右。近年來，由于金屬鎳價格進一步飛速上漲，為了降低成本，且提高合金鋼的性能，科研人員在這方面做了大量的研究工作。

發明內容
本發明的目的之一在于提供一類低成本且具有良好低溫沖擊韌性、耐腐蝕性和熱加工性的經濟型雙相不銹鋼合金材料。本發明的目的之二在于提供該類合金材料的制備方法。為達到上述目的，本發明的機理為根據錳和氮可以代替鎳和稀土在鋼中的作用原理，大量試驗研究發展，用適量的廉價錳和氮可以穩定雙相鋼中的奧氏體，從而降低貴重鎳的用量；同時向該雙相不銹鋼合金中加入稀土 Ce或Y后，合金中的硫含量大大降低或形成高熔點的稀土硫化物彌散于基體中，避免了低熔點硫化物存在于相界上，從而有效地改善了鋼的高溫熱塑性。此外，適當的鎳含量保證了兩相平衡和低溫具有良好的低溫沖擊韌性。根據上述機理，本發明采用如下技術方案
一類經濟型雙相不銹鋼合金材料，其特征在于該合金材料的組成及質量百分比為 (1)0 < C 彡 0. 04%,0 < S^O. 01%,0 < Si ^ 1. 0%,0 < P^O. 015%, Cr :18. 0 20. 0%, Mn 5. 0 7. 0%, N :0. 15 0. 25%, Ni: 1. 0-2. 0，B :0. 001 0. 01%,稀土 Ce 或 Y 0. 005 0. 20%，其余部分為鐵。(2)除了上述(1)中所述的成分外，以質量％計，含有Mo、W、Cu中選出的至少一種成分，其含量為0. Γ . 5Μο,0. Γ . Off, 0. Γ . OCu,其余部分為鐵。上述的經濟型雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為采用傳統常規的熔煉工藝和純鐵管密封稀土中間合金投入法，將鐵和稀土金屬Ce或Y 制成中間合金，其組成為=Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5% Je-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ；根據上述比例，將配制的中間合金和其余的各成分，經綜合配料熔制后，澆注成型，最終制得經濟型雙相不銹鋼合金材料。 與現有技術相比，本發明的經濟型雙相不銹鋼合金材料，該合金材料在其成分范圍內的鋼在1000 1300°C范圍均為雙相區，奧氏體含量約在40 60%變化，室溫的拉伸斷裂強度在850 950Mpa范圍，屈服強度在450 650Mpa范圍，斷裂延伸率在25 50% 范圍，_40°C下其低溫沖擊韌性大于100J。
具體實施方式

實施例
Cr
Mn
Ni
Mo
N
C
稀土 Ce Si S P B Fe
本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下
19. 5% 6. 2% 1. 3% 1. 0% 0. 20% 0. 03% 0. 10% 0. 5% 0. 005% 0. 010% 0. 002% 余量
采用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好中間合金。中間合金的組成為狗和Ce的合金，Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5%。經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮超低鎳超級雙相不銹鋼合金材料。鑄態經熱鍛、熱軋，之后1050°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強度大于850MPa， 屈服強度大于500MPa，斷裂延伸率大于35%，_40°C下其低溫沖擊韌性大于100J。
實施例二 本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr Mn Mo Ni N C Cu
稀土 Y
Si
S
P
B
19. 2% 5. 8% 0. 8% 1. 6% 0. 19% 0. 03% 0. 5% 0. 10% 0. 70% 0. 004% 0. 010% 0. 003%Fe余量
采用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。即事先制備好中間合金。中間合金的組成為狗和Ce的合金，Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5%。經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮低鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態經熱鍛、熱軋，之后1050°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強度大于900MPa，屈服強度大于500MPa，斷裂延伸率大于30%，-40°C下其低溫沖擊韌性大于100J。
實施例三本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
權利要求
1.一種具有良好低溫沖擊韌性的經濟型雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質量百分比0 < C ^ 0. 04%,0 < S^O. 01%,0 < Si ^ 1. 0%,0 < P^O. 015%, Cr 18. 0 20. 0%, Mn :5. 0 7. 0%, N :0. 15 0. 25%, Ni 1. 0 2. 0%, B :0. 001 0. 01%,稀土 Ce或Y 0. 005 0. 20%,其余部分為鐵。
2.根據權利要求1所述的具有良好低溫沖擊韌性的經濟型雙相不銹鋼，其特征在于 以質量百分比計，含有Mo、W、Cu中選出的至少一種元素，其含量為0. Γ1. 5% Mo,0. Γ .0% ff,0. Γ . 0% Cu。
3.一種根據權利要求1所述的具有良好低溫沖擊韌性的經濟型雙相不銹鋼的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為采用常規的熔煉工藝和純鐵管密封稀土中間合金投入法，將鐵和稀土金屬Ce或Y制成中間合金，其組成為=Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5% Je-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ；根據權利要求1成分配比，將配制的中間合金和其余的各成分，經綜合配料熔制后，澆注成型，最終制得具有良好低溫沖擊韌性的經濟型雙相不銹鋼。
全文摘要
本發明涉及一種低溫沖擊韌性良好的經濟型雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術領域。本發明經濟型雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質量百分比(1)0﹤C≤0.04％，0﹤S≤0.01％，0﹤Si≤1.0％，0﹤P≤0.015％，Cr18.0～20.0%，Mn5.0～7.0%，N0.15～0.25%Ni1.0-2.0，B0.001～0.01%，稀土Ce或Y0.005～0.20%，其余部分為鐵。此外，還可含有Mo、W、Cu中選出的至少一種元素。該雙相不銹鋼在其成分范圍內的鋼在1000～1300℃范圍均為雙相區，奧氏體含量約在40～60％變化，室溫的拉伸斷裂強度在850～950Mpa范圍，屈服強度在450～650Mpa范圍，斷裂延伸率在25～50％范圍，-40℃下其低溫沖擊韌性大于100J。
文檔編號C22C33/06GK102251195SQ201110186769
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月6日 優先權日2011年7月6日
發明者徐裕來, 李鈞, 林根文, 聶恒, 肖學山, 陳宏 申請人:上海大學