本發明涉及一種雙相不銹鋼中厚板及其制造方法。
背景技術：
：雙相不銹鋼是一種組織中奧氏體和鐵素體幾乎各占一半的不銹鋼產品，具有高強度低Ni含量、良好的焊接性能和優異的耐腐蝕性能的特點。主要應用于石油化工、海洋工程、機械制造、工程建筑、核電工程以及新能源等行業，用途十分廣泛。雙相不銹鋼中厚板的傳統生產工藝流程為：EAF→AOD→LF→連鑄→加熱爐→厚板軋制(空冷)→固溶退火→酸洗→包裝。固溶退火是傳統生產工藝流程中不可或缺的一部分，它的作用是固溶熱軋空冷過程中可能產生的析出相，包括σ相、χ相、二次奧氏體、碳化物、氮化物等，同時平衡兩相比例，使固溶元素均勻擴散等，最終使產品獲得良好的綜合性能。采用傳統的生產流程需要將軋制冷卻后的鋼板再加熱進行固溶退火，這不僅消耗能源還需要專門的生產設備，同時還增加了鋼板表面造成新的缺陷機率。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種雙相不銹鋼中厚板及其制造方法，通過雙相不銹鋼在熱加工過程中的控制軋制和控制冷卻，避免雙相不銹鋼中有害相的析出并使鋼中奧氏體相和鐵素體相比例達到平衡，從而不僅簡化了雙相不銹鋼中厚板的生產工藝，避免了固溶退火過程造成表面缺陷的增加，而且還提升了雙相不銹鋼的產品強度；實現了低成本、高效率、高性能的產品生產；所述鋼板的屈服強度為500～650MPa，抗拉強度為700～850MPa，延伸率≥28％，硬度HBW為250～290，耐點腐蝕速率≤0.6g·m-2·h-1。為達到上述目的，本發明的技術方案是：一種雙相不銹鋼中厚板，其化學成分重量百分比為：C0.01％～0.05％，Si0.1％～1.0％，Mn0.2％～2.00％，Cr21％～25％，Ni3.0％～6.0％，Mo2.0％～4.0％，N0.10％～0.30％，Cu0～1.0％，W0～1.0％，S≤0.01％，P≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質；且，需滿足：抗點蝕當量滿足PRE≥34；抗點蝕當量PRE＝wt％Cr+wt％3.3Mo+wt％30N。本發明所述鋼中任一相的比例控制在40％～60％之間。本發明所述鋼板的屈服強度為500～650MPa，抗拉強度為700～850MPa，延伸率≥28％，硬度HBW為250～290，耐點腐蝕速率≤0.6g·m-2·h-1。在本發明鋼的成分設計中：碳：確切地說碳在本發明的鋼種中是一種雜質元素，在奧氏體和鐵素體中均有限的溶解度，當碳含量超過一定的百分比時，碳化物在晶界形成并析出降低了鋼的耐腐蝕性能，另外碳化物的析出還降低鋼的沖擊韌性。從而碳的最大限度為0.05％，較佳的限制范圍為≤0.03％。最佳的限制范圍為≤0.02％。考慮到當鋼中的碳含量非常低時，進一步脫碳，可能造成鋼水被過度氧化，因而碳的下限為＞0.01％。硅：硅是鋼鐵熔煉中通常含有的元素。在雙相不銹鋼中，硅是鐵素體形成和穩定元素。硅在熔煉過程中用于脫氧，同時硅可以提高鐵素體相的高溫強度，但是硅含量過高時將降低氮的溶解度，并加速金屬間相的析出。因此，本發明鋼中設計硅含量為0.1～1.0％。錳：錳是一種奧氏體形成和穩定元素，可以利用錳一定程度上取代鎳，獲得奧氏體組織。錳含量過高時對耐腐蝕性能不利，且易促進金屬間相的生成，影響沖擊韌性和耐腐蝕性能。因此，本發明鋼中錳含量控制在0.2～2.0％。鉻：鉻是不銹鋼中最重要的耐腐蝕元素，其耐點腐蝕的能力可用PRE值來表征(見PRE公式)，同時，鉻還能夠提高材料在高溫下的抗氧化能力。鉻是鐵素體形成元素，鋼中加鉻能使具有體心立方晶格的鐵組織穩定。但是，較高的鉻量也能促進形成雙相不銹鋼鋼的金屬間相，從而惡化鋼的熱加工性能和焊接性能。因而本發明鋼中設計鉻含量為21％～25％。鉬：鉬與鉻的協同作用能提高不銹鋼的抗氯化物腐蝕的能力。當不銹鋼中至少含18％Cr時，鉬在含氯化物的環境中抗孔蝕和縫隙腐蝕的能力是鉻的三倍(見PRE公式)。鉬是一個鐵素體形成元素，同樣能促進形成金屬間相。因此本發明鋼中設計鉬含量為2.0％～4.0％。鎳：鎳是穩定奧氏體的元素。鐵基合金中添加鎳可促使不銹鋼從體心立方晶體結構(鐵素體)轉化為面心立方晶體結構(奧氏體)。雙相不銹鋼鋼中鎳的添加可以和鉻、鉬等鐵素體元素相平衡使其獲得理想的雙相比例，添加鎳可延緩有害金屬間相的形成，并增加了鋼的韌性。因此本發明鋼中設計鎳含量為3.0％～6.0％。氮：氮是強烈的奧氏體形成元素，在奧氏體不銹鋼中能部分代鎳。雙相不銹鋼中一般加入幾乎接近溶解度極限的氮量，用以調整達到相平衡的鎳量。鐵素體形成元素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮需達到平衡，才能獲得期望的雙相組織。氮增加奧氏體和雙相不銹鋼的抗孔蝕和縫隙腐蝕的能力(見PRE公式)。它能顯著地提高鋼的強度，它是固溶強化最有效的一個元素。氮延緩金屬間相的形成，使得雙相不銹鋼有足夠的時間進行加工和制造。氮的另一有效作用是提高了奧氏體開始從鐵素體轉變的溫度，使雙相不銹鋼焊接后在快速冷卻條件下，奧氏體量也幾乎能達到平衡狀態時的水平。因此本發明鋼中設計N含量為0.10％～0.30％。本發明的一種雙相不銹鋼中厚板的制造方法，包括如下步驟：1)冶煉、鑄造按上述成分冶煉并連鑄成連鑄坯；2)熱軋將連鑄板坯加熱，溫度控制在1160～1260℃，保溫30～60分鐘。然后將連鑄坯軋制7～15道次，總壓下率大于80％，終軋溫度控制在1020～1100℃；3)保溫終軋后在溫度950～1100℃范圍內鋼板保持60～600秒時間；保溫后的目標溫度控制在950℃以上；4)將熱軋板水冷至室溫，水冷速度大于等于10℃/s；5)矯直處理。在本發明制造方法中：1、連鑄坯溫度控制在1160～1260℃，目的是為了保證連鑄坯在經過7～15道次，壓下率大于80％的軋制后，終軋溫度能夠在1020～1100℃范圍中；2、終軋溫度要控制在1020～1100℃，其目的是確保在終軋后的60～600秒內鋼板可以保持950℃以上的溫度，同時在較高的溫度條件下實現雙相不銹鋼中奧氏體相的回復再結晶以及鐵素體相的回復。3、終軋后在溫度950～1100℃范圍內鋼板保持60～600秒時間，其目的是在此溫度內促進鐵素體相向奧氏體相的相變，實現雙相不銹鋼鋼中奧氏體相和鐵素體相的相平衡，使其中任一相的比例控制在40％～60％之間。同時在此溫度范圍內通過回復消除熱軋產生的部分位錯。4、保溫后的目標溫度控制在950℃以上，再將熱軋板水冷至室溫，水冷速度控制在10℃/s～30℃/s。目標溫度控制在950℃以上，是為了確保鋼板冷卻前有害相(σ相、χ相、二次奧氏體、碳化物、氮化物)不會析出。而水冷速度控制在10℃/s～30℃/s，是因為10℃/s的冷卻速度是阻止所有有害相析出的最小速度，而當冷卻速度大于30℃/s，雖然對阻止有害相析出更加有利，但會導致熱軋板的殘余應力過大以及組織均勻性不佳；5、由于快速水冷會對熱軋板形有一定的影響，因此，需要在熱加工結束后進行矯直處理。本發明為確保產品的耐腐蝕性能及相比例的平衡對雙相不銹鋼中厚板的成份進行限定。本發明采用在鋼板熱軋過程中在線進行控制軋制和控制冷卻的方法，實現了避免雙相不銹鋼中析出相的析出以及鋼中奧氏體相和鐵素體相比例的平衡，鋼中任一相的比例控制在40％～60％之間。并且獲得了屈服強度為500～650MPa，抗拉強度為700～850MPa，延伸率≥28％，硬度HBW為250～290。耐點腐蝕速率≤0.6g·m-2·h-1的鋼板，從而不僅簡化了雙相不銹鋼中厚板的生產工藝、降低了生產成本，還提升了產品的強度。本發明的有益效果：與現有技術相比，本發明提出了一套省略了固溶退火工序的雙相不銹鋼中厚板生產新的流程，通過并對熱加工過程中的工藝參數的設計和控制，獲得了奧氏體相和鐵素體相平衡的無有害析出相的雙相不銹鋼產品，并使產品在強度升高的同時，保持了與傳統工藝相當的延伸率和沖擊韌性。實現了雙相不銹鋼低成本、高效率、高性能的產品生產。附圖說明圖1為本發明雙相不銹鋼實施例1的縱截面顯微鏡組織的金相照片。圖2為本發明雙相不銹鋼實施例3的縱截面顯微鏡組織的金相照片。圖3為本發明雙相不銹鋼實施例5的縱截面顯微鏡組織的金相照片。圖4為本發明雙相不銹鋼實施例7的縱截面顯微鏡組織的金相照片。圖5為傳統工藝獲得的雙相不銹鋼板縱截面顯微鏡組織的金相照片。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。本發明雙相不銹鋼成分實施例參見表1。表2所示為采用不同在線固溶工藝及傳統工藝生產的鋼板，按照表1的成分獲得200mm板坯，按照不同生產工藝參數軋制成20mm的鋼板。表2中實施例A的鋼板成分與本發明實施例1相同，但其按傳統工藝生產，A鋼板在按表2軋制后，再加熱至在1050℃固溶30min，再以20℃/s水冷至室溫。其力學、點腐蝕以及相比例的比較見表3、表4、表5。其不同的金相組織見圖1～圖5。力學性能測試分別進行拉伸性能測試、硬度測試和沖擊韌性測試，按照ASTMA370標準進行實驗。耐點腐蝕性能測試進行點蝕浸泡試驗，按ASTM標準進行試驗，浸泡溶液為6％FeCl3，0.05mol/LHCl溶液，浸泡溫度為50℃，浸泡時間為24h。表1為試驗鋼種的化學成分(wt％)及PREN值表2在線固溶生產工藝及傳統生產工藝參數表表3不同工藝在線固溶鋼板及傳統工藝鋼板的力學性能表4點腐蝕浸泡腐蝕速率(g·m-2·h-1)No12345678A腐蝕速率0.5660.5860.3230.2560.3350.3421.070.9870.368表5不同工藝在線固溶鋼板及傳統工藝鋼板鐵素體相的比例No1234T5T6T7T8A相比例(％)605857535351535252從表3、表4、表5以及圖1～圖5的對比中可以發現，在本發明范圍內采用在線固溶工藝生產的雙相不銹鋼板，其拉伸強度、延伸率、沖擊韌性及點腐蝕性能均與采用傳統方式生產的雙相不銹鋼A鋼板相當。其中在線固溶鋼板的屈服強度還略有提升。因此采用本發明生產的雙相不銹鋼中厚板實現了簡化工藝、降低能耗、提升效率、降低成本的生產高性能鋼板的目的，是一種很有價值的雙相不銹鋼中厚板制造方法。當前第1頁1 2 3