具有反常相比例變化的雙相不銹鋼及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種具有反常相比例變化的雙相不銹鋼合金材料及其制備方法，屬于鋼鐵合金材料技術領域。該含釩含氮雙相不銹鋼的成分及質量百分比：0＜C≤0.06，Mn≤1.0，Cu≤1.0，0.1≤Si≤1.5，P≤0.03，S≤0.03，Cr：18.5-22.5，Ni：1.8-3.5，V：0.05-0.8，N：0.1-0.25，Ce或Y：0.01-0.3，余量為Fe和不可避免的雜質。采用傳統常規的熔煉工藝方法，經綜合配料熔制，在澆鑄前將稀土中間合金直接投入，澆注成型。經熱鍛、固溶時處理，最終制得隨著固溶溫度的提高，雙相不銹鋼材料中鐵素體含量呈恒定不變或呈下降趨勢的具有反常相比例變化的經濟型高性能雙相不銹鋼，該雙相不銹鋼低成本且具有良好的力學和腐蝕性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有反常相比例變化的經濟型高性能雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料

技術介紹
隨著我國國民經濟持續快速發展和人民生活水平的提高，不銹鋼的表觀消費量急劇增長。不銹鋼的主要合金成分是鎳、鉻和鑰等，其中鎳和鑰為較昂貴的金屬，LME-Ni和60鑰鐵每噸價格(含稅)基本都在十幾萬以上波動，高位達40余萬每噸。我國是一個缺鎳、少鑰、貧鉻且不銹鋼廢鋼資源匱乏的國家，不銹鋼產量的快速提升，原料如鎳、鉻和鑰資源的供給已成為突出的問題。尤其自2004年以來，由于不銹鋼價格受鎳價和鑰價等的持續高走和波動，已對不銹鋼生產企業和市場產生了巨大的沖擊，為了降低成本和減少原材料價格波動對不銹鋼市場的影響，迫使不銹鋼生產企業和下游用戶轉向含鎳鑰低或不含鎳鑰的經濟型雙相不銹鋼或鐵素體不銹鋼新產品研發和生產。雙相不銹鋼是由奧氏體和鐵素體組成，為了降低成本，降低鋼中鎳的含量，可采用添加氮等合金元素。隨著AOD、VOD精煉工藝的發展，尤其是AOD爐中能夠控制氮的加入，也促進了含氮雙相不銹鋼的開發，如2205鋼其氮含量在O. 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。因此，近年來經濟型雙相不銹鋼得到了較快的發展，本專利技術正是在這樣背景下，經過科研人員的設計和反復試驗，專利技術了一種具有反常相比例變化的經濟型高性能雙相不銹鋼。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種低成本且具有反常相比例變化的經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料。本專利技術的含釩經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，其特征在于具有如下的成分及質量百分比O< C ≤ O. 06%, O. 1% ≤ Si ≤1. 5%, Mn (1. 0%, Cu (1. 0%, P ≤ O. 03%, S ≤ O. 03%,Cr 18. 5-22. 5%, Ni 1. 8-3. 5%, V 0. 05-0. 8%, N 0. 1-0. 25%, Ce 或 Y 0. 01-0. 3%，余量為 Fe和不可避免的雜質。本專利技術含釩反常相比例變化經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于采用傳統常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前直接將稀土中間合金投入，中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為Fe_Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5% ；Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ;經綜合配料熔制后，澆注成型，最終制得含釩經濟型雙相不銹鋼合金材料。該成分范圍內的鋼在850 1250°C范圍均為雙相區，奧氏體含量約在30 70%變化，經一定固溶處理，室溫的拉伸斷裂強度在750 1200Mpa范圍，屈服強度在400 700Mpa范圍，斷裂延伸率在25 75%范圍。本專利技術的機理如下所述釩元素作為強氮化物形成元素，在低溫固溶處理條件下以釩的氮化物形式存在，隨著固溶處理溫度的提高，氮化釩逐步分解，氮是強奧氏體形成元素，而釩和硅是鐵素體形成元素，分解后氮進入奧氏體相，釩進入鐵素體相，通過調整釩和硅的含量，使得氮增強奧氏體形成能力與釩硅形成鐵素體的能力相當，或使得氮增強奧氏體形成能力強于釩硅形成鐵素體的能力，從而形成了隨固溶溫度的升高，奧氏體和鐵素體含量恒定不變，或奧氏體含量逐步增加而鐵素體含量卻逐步下降的反常現象(見圖1)，這與目前普通雙相不銹鋼隨固溶溫度升高鐵素體含量增加完全不同。這使得在熱加工區間，新專利技術的雙相不銹鋼能保持相比例恒定或奧氏體含量在高溫下增加，與目前普通雙相不銹鋼的熱加工性屬性不同，這正好彌補了目前普通雙相不銹鋼熱加工困難的不足，新專利技術的雙相不銹鋼有很好的熱加工性。附圖說明圖1為實施例3的鐵素體含量隨固溶溫度的變化曲線。具體實施方式 現將本專利技術的具體實施例敘述于后。實施例1本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下 Cr20.9% Ni2. 5% VO. 57% Cu0.6% NO. 23% Mn0.8% C0.018% 稀土 CeO. 10% Si0.6% S0.005% P0.011%Fe余量 采用傳統常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金直接投入，經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含釩經濟型雙相不銹鋼合金材料。鑄態經熱鍛和固溶處理后，其室溫屈服強度大于450MPa，拉伸斷裂強度大于lOOOMPa，斷裂延伸率大于25%。實施例2本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下 Cr20.1% Ni2.0% VO. 35% CuO.51% NO. 21%Mn0.6% C0.025% 稀土 CeO. 10% SiO. 30% S0.016% P0.010%Fe余量 采用傳統常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金直接投入，經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含釩經濟型雙相不銹鋼合金材料。鑄態經熱鍛和固溶處理后，其室溫屈服強度大于450MPa，拉伸斷裂強度大于950MPa，斷裂延伸率大于30%。實施例3 本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下 Cr22. 2% Ni3.0% VO. 22% CuO. 7% NO. 17% Mn0.4% C0.027% 稀土 CeO. 10% SiO. 50% S0.004% P0.010%Fe余量 采用傳統常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金直接投入，經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含釩經濟型雙相不銹鋼合金材料。鑄態經熱鍛和固溶處理后，其鐵素體含量隨固溶溫度變化曲線如圖1，該材料的室溫屈服強度大于500MPa，拉伸斷裂強度大于900MPa，斷裂延伸率大于30 %。該類具有反常相比例的雙相不銹鋼材料具有優異的熱加工性，同時其抗蝕能力與奧氏體304系列大致相當，而力學性能遠高于奧氏體304，可以用作汽車、一般器械工程等方面，是替換奧氏體304系列的最佳候選材料,而其原材料成本只有奧氏體304的近一半，因此可以大幅度降低原材料成本和減少材料用量，對可持續發展資源節約型社會具有重要意義。另外，該材料在900 1300°C內具有較好的熱加工性，同時具有優異的冷加工性能。權利要求1.一種具有反常相比例變化的雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質量百分比C ( O. 06%, O. 1% 彡 Si 彡1. 5%, Mn (1. 0%, Cu (1. 0%, P 彡 O. 03%, S 彡 O. 03%, Cr 18. 5-22. 5%, Ni 1. 8-3. 5%, V 0. 05-0. 8%, N 0. 1-0. 25%, Ce 或 Y 0. 01-0. 3%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。2.一種具有反常相比例變化的雙相不銹鋼的制備方法，其特征在于采用常規的熔煉工藝方法，在澆鑄前直接將稀土中間合金投入，稀土中間合金選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為=Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5%，Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ;經配料熔制后，澆注成型，再經熱鍛、固溶處理， 最終制得雙相鋼中鐵素體含量隨固溶溫度升高而呈恒定不變或呈下降趨勢的反常相比例變化的雙相不銹鋼。全文摘要本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有反常相比例變化的雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質量百分比：C≤0.06%，0.1%≤Si≤1.5%，Mn≤1.0%，Cu≤1.0%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：18.5?22.5%，Ni：1.8?3.5%，V：0.05?0.8%，N：0.1?0.25%，Ce或Y：0.01?0.3%，余量為Fe和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖學山，冉慶選，劉樂，柳剛，李鈞，林根文，余海峰，江來珠，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：