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      一種高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板及其制造方法與流程

      文檔序號(hào):11557737閱讀:379來源:國知局
      本發(fā)明涉及一種高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板及其制造方法,該鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃以下,點(diǎn)蝕電位在1000mv以上,臨界點(diǎn)蝕溫度在70℃以上,在沸騰的1%質(zhì)量百分比濃度的鹽酸中腐蝕速率在0.2g/m2h以下,屈服強(qiáng)度在380MPa以上,抗拉強(qiáng)度在520MPa以上,延伸率A50mm在25%以上,維氏硬度為180-220。

      背景技術(shù):
      鐵素體不銹鋼為鉻含量在11~30%,具有體心立方晶體結(jié)構(gòu),在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。鐵素體不銹鋼除具有一般的耐腐蝕性能外,還具有良好的耐氯化物點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕性能。此外,鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度高,冷加工硬化傾向較低,導(dǎo)熱系數(shù)為奧氏體不銹鋼的130~150%,線膨脹系數(shù)僅為奧氏體不銹鋼的60~70%,非常適合用于有熱交換用途和熱脹冷縮、有熱循環(huán)的使用場合。同時(shí)鐵素體不銹鋼價(jià)格明顯低于奧氏體不銹鋼,因此被廣泛應(yīng)用于家電工業(yè)、汽車工業(yè)、房屋建筑、石化和環(huán)保等領(lǐng)域。高鉻鐵素體不銹鋼具有高的Cr含量(21~30%)及其優(yōu)異的耐腐蝕性能。其耐腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)鐵素體不銹鋼,高牌號(hào)的鐵素體不銹鋼耐蝕性相當(dāng)于超級(jí)奧氏體不銹鋼和鎳基合金。主要用在服役苛刻的環(huán)境,如要求極高的建筑外部用板、屋頂材料,生產(chǎn)有機(jī)酸(如醋酸及乳酸)的工廠,燒堿廠及電廠、化工廠熱交換器和膈膜法固堿降膜蒸發(fā)器等。由于高鉻鐵素體不銹鋼中Cr、Mo含量更高,因此其低溫脆性問題更突出,當(dāng)溫度低于脆性轉(zhuǎn)變溫度后,其沖擊韌性顯著下降,易發(fā)生脆性斷裂,低溫韌性低的特性限制了高鉻鐵素體不銹鋼在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用。目前,國內(nèi)外已就鐵素體不銹鋼及其制造方法提出了多項(xiàng)專利申請,如表1所示的現(xiàn)有國內(nèi)外高鉻鐵素體不銹鋼化學(xué)成分的比較。中國專利CN102392189A添加了Mo、Ni改善耐腐蝕性能,并采用了Nb、Ti雙穩(wěn)定化,但其Ni含量較低,且未添加V,低溫韌性不足;中國專利CN101381842中Cr含量較低,添加了少量的Cu,但不含Mo、Ni、V,其耐腐蝕性能偏低;中國專利CN101525724只含有極少量的Mo,不含Ni和穩(wěn)定化元素Nb和Ti;中國專利CN201006392采用Ti單穩(wěn)定,添加了Cu和稀土元素,未添加Ni、Nb和V,并未對O等雜質(zhì)元素進(jìn)行限制;日本專利JP05320764A和JP08253813A采用了較高的Cr含量以改善耐腐蝕性,但未添加Ni和V來改善低溫韌性;歐洲專利EP0097254(A2)雖然添加了Ni,但也同時(shí)添加了大量的Cu和Zr,未添加V以改善韌性。通過以上專利對比分析可知,現(xiàn)有技術(shù)中的高鉻鐵素體不銹鋼還不能完全滿足目前使用和制造的要求,存在耐蝕性差或低溫韌性差,因此需要開發(fā)一種高耐蝕性、高低溫韌性的高鉻鐵素體不銹鋼。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      本發(fā)明的目的在于提供一種高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板及其制造方法,該鐵素體不銹鋼鋼板不僅具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和良好加工性能,而且具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性,其韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃以下,點(diǎn)蝕電位在1000mv以上,臨界點(diǎn)蝕溫度在70℃以上,在沸騰的1%質(zhì)量百分比濃度的鹽酸中腐蝕速率在0.2g/m2h以下,屈服強(qiáng)度在380MPa以上,抗拉強(qiáng)度在520MPa以上,延伸率A50mm在25%以上,維氏硬度為180-220,可應(yīng)用于各種服役苛刻的環(huán)境,以替代部分價(jià)格高昂的超級(jí)奧氏體不銹鋼和鎳基合金,如用于要求極高的建筑外部用板、屋頂材料,生產(chǎn)有機(jī)酸(如醋酸及乳酸)的工廠、燒堿廠及電廠、化工廠熱交換器和膈膜法固堿降膜蒸發(fā)器等。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:本發(fā)明在普通鐵素體不銹鋼基礎(chǔ)上通過提高Cr、Mo含量,控制C、N含量,采用Ti、Nb雙穩(wěn)定化固定鋼中的C、N,并控制鋼中的Al、O等雜質(zhì)元素等措施實(shí)現(xiàn)鋼種的高耐腐蝕性能和良好加工性能;通過添加適量的Ni和微合金化元素V,并通過溫度、冷卻控制來避免脆性析出相的產(chǎn)生,從而保證本發(fā)明鋼種具有較好的低溫沖擊韌性,最終獲得具有高耐腐蝕性和高韌性的高鉻鐵素體不銹鋼冷軋板。一種高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板,其化學(xué)成分重量百分比為:C:0.005~0.015%,N:0.005~0.020%,Si:0.2~0.5%,Mn:0.2~0.5%,P≤0.035%,S≤0.010%,Cr:25~28%,Ni≤4.0%,Mo:2.0~4.0%,V:0.1~0.3%,Ti:0.10~0.30%,Nb:0.2~0.4%,Al≤0.005%,O≤0.005%,且滿足Cr+3.3×Mo≥35%,Ti+Nb≥16(C+N),其余為Fe和不可避免的雜質(zhì);其韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃以下,點(diǎn)蝕電位在1000mv以上,臨界點(diǎn)蝕溫度在70℃以上,在沸騰的1%質(zhì)量百分比濃度的鹽酸中腐蝕速率在0.2g/m2h以下,屈服強(qiáng)度在380MPa以上,抗拉強(qiáng)度在520MPa以上,延伸率A50mm在25%以上,維氏硬度為180-220,該鋼板厚度為0.5-5.0mm。本發(fā)明的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板,高Cr加Mo,控制超低C、N含量,采用Ti、Nb雙穩(wěn)定化,并添加Ni、V等合金元素,具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和優(yōu)異的低溫韌性。本發(fā)明的鋼板合金成分的設(shè)計(jì)如下:Cr和Mo的作用:Cr是不銹鋼中最重要的合金元素,隨著鉻含量的增加,不銹鋼在氧化性酸介質(zhì)中耐蝕性、在Cl-溶液中耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕能力均顯著提高。Mo是鐵素體不銹鋼中僅次于Cr的元素,同樣可以提高鋼的強(qiáng)度和耐腐蝕性能。因此為保證鐵素體不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,本發(fā)明鐵素體不銹鋼中的Cr含量限制在25~28%之間,Mo含量限制在2.0~4.0%之間,同時(shí)點(diǎn)蝕當(dāng)量PRE=Cr+3.3×Mo≥35。采用高Cr加Mo后,鋼中易形成α’、σ、χ等金屬間化合物,不僅降低鋼的耐腐蝕性,而且降低鋼的韌性、塑性、冷成形性和焊接性,故需要采用合適的生產(chǎn)工藝避免這些析出相的產(chǎn)生。V的作用:V是一種比較重要的微合金化元素,在合金鋼中得到了較多應(yīng)用,不銹鋼中應(yīng)用較少。添加適量合金元素V可以顯著改善材料韌性,提高材料的強(qiáng)度,其機(jī)理主要是V(C,N)析出物的析出減少了晶界上大顆粒碳氮化物、σ相、χ相等金屬間相的析出,減少位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力,避免位錯(cuò)塞積群頂端應(yīng)力集中,從而提高材料的韌性。因此本發(fā)明鐵素體不銹鋼中添加了0.1~0.3%的V。Ni的作用:鐵素體不銹鋼中加入Ni,主要是為了改善鋼的低溫韌性,Ni的加入不但顯著提高鋼的韌性,而且可以使脆性轉(zhuǎn)變溫度下移。Ni同時(shí)可以改善鋼的耐一般腐蝕、耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能,但對耐應(yīng)力腐蝕有害。同時(shí)Ni的價(jià)格較昂貴,因此綜合考慮本發(fā)明鐵素體不銹鋼中控制Ni含量≤4.0%。C、N的作用:C、N是鐵素體不銹鋼中有害且無法避免的元素,主要是由于C、N在鐵素體中的溶解度很低,容易和Cr反應(yīng),在晶界上析出M23C6、Cr2N等,顯著降低鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能,惡化材料韌性,同時(shí)使材料脆性轉(zhuǎn)變溫度上升。因此,必須通過冶煉盡量降低C、N含量,并采用強(qiáng)碳氮化合物形成元素加以固定。本發(fā)明鐵素體不銹鋼中綜合考慮鋼的性能、工藝可行性和成本等各方面因素,控制C的含量為0.005~0.015%,控制N的含量為0.005~0.020%。Nb、Ti的作用:Nb、Ti與C、N具有很強(qiáng)的化合作用,通過形成穩(wěn)定的(Ti、Nb)(CN)化合物,防止形成Cr的C、N化合物,從而改善耐腐蝕性能。TiN作為形核質(zhì)點(diǎn)增加了連鑄坯中等軸晶的比例,可以改善成型性能,TiN阻止焊接時(shí)的晶粒長大,從而改善焊縫力學(xué)性能。此外,Nb還可以細(xì)化鐵素體不銹鋼的晶粒,提高鋼的韌性,降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。為此,本發(fā)明鐵素體不銹鋼中添加了0.2~0.4%的Nb和不超過0.1~0.3%的Ti,同時(shí)控制穩(wěn)定化比Ti+Nb≥16(C+N)。Si、Mn的作用:一般鐵素體不銹鋼冶煉過程中都采用Si和Mn作為脫氧劑,一般控制在較低的水平。因此本發(fā)明鐵素體不銹鋼中控制Si含量為0.2~0.5%,控制Mn含量為0.2~0.5%。Al、O的作用:鐵素體不銹鋼中Al具有抗高溫氧化、硫化的作用。鋁也是常用的脫氧元素,在不采用鋁脫氧的鐵素體不銹鋼中鋁主要為殘余元素,一般控制在較低的水平。氧在鋼中為有害元素,應(yīng)盡量降低其含量。氧對不銹鋼最終成品品質(zhì)具有深遠(yuǎn)的影響,尤其會(huì)降低鐵素體不銹鋼的沖擊韌性。因此本發(fā)明鐵素體不銹鋼中將Al和O都限定在很低的水平,控制Al≤0.005%,O≤0.005%。P、S的作用:磷、硫在鋼中為雜質(zhì)元素,S降低鋼的高溫塑性,在鐵素體不銹鋼熱加工過程中,易和其他因素同時(shí)作用而導(dǎo)致邊裂等缺陷。此外,S、P還會(huì)降低鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能。因此應(yīng)盡量降低P、S的含量,控制P≤0.035%,S≤0.010%。本發(fā)明的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板的制造方法,包括如下步驟:(1)冶煉:按照上述化學(xué)成分的配比采用電爐EF、氬氧脫碳爐AOD和真空氧精煉爐VOD三步法進(jìn)行冶煉,獲得鋼水。(2)連鑄及板坯修磨:將步驟(1)獲得的鋼水在電磁攪拌下連鑄成連鑄坯,連鑄坯以小于20℃/h的速度緩冷,再在300~600℃之間進(jìn)行熱修磨。(3)加熱、熱軋:將熱修磨后的連鑄坯加熱并保溫后進(jìn)行熱軋,然后以8~15℃/s的冷卻速度噴水冷卻至卷取溫度進(jìn)行卷取,獲得鋼卷,將卷取后獲得的鋼卷立即投入水池中快速水冷,水冷的速度控制在30℃/min以上,防止脆性析出相的產(chǎn)生;其中,加熱溫度為1100~1200℃,保溫時(shí)間為160~240min,熱軋的終軋溫度為800~900℃,軋制總變形量控制在95~98%之間,卷取溫度為500~700℃。(4)熱軋后退火:將步驟(3)水冷后的鋼卷在1000~1100℃下進(jìn)行連續(xù)退火,保溫1~12min,保溫時(shí)間根據(jù)厚度不同而適當(dāng)延長,退火采用水冷快速冷卻,水冷的速度大于10℃/s。(5)酸洗:將步驟(4)獲得的鋼卷噴砂后酸洗處理去除表面氧化皮,酸洗時(shí)采用H2SO4水溶液電解和采用混酸進(jìn)行酸洗。(6)冷軋:將酸洗后的鋼卷進(jìn)行冷軋獲得冷軋帶鋼,冷軋總壓下率在70%~85%之間。(7)冷軋后退火:將步驟(6)獲得的冷軋帶鋼在1000~1100℃下進(jìn)行再結(jié)晶連續(xù)退火,并保溫1~5min,退火后采用空冷、霧冷、水冷三段分段快速冷卻,冷卻速率大于40℃/s。(8)平整:將步驟(7)獲得的帶鋼在平整機(jī)上進(jìn)行平整,它不僅能消除鋼板的屈服現(xiàn)象,還可以改善鋼板的表面質(zhì)量,最終獲得所述高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板;其韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃以下,點(diǎn)蝕電位在1000mv以上,臨界點(diǎn)蝕溫度在70℃以上,在沸騰的1%質(zhì)量百分比濃度的鹽酸中腐蝕速率在0.2g/m2h以下,屈服強(qiáng)度在380MPa以上,抗拉強(qiáng)度在520MPa以上,延伸率A50mm在25%以上,維氏硬度為180-220,該鋼板厚度為0.5-5.0mm。優(yōu)選的,本發(fā)明獲得的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板的厚度5mm。較佳的,步驟(2)中,連鑄時(shí)在立彎式板坯連鑄機(jī)上澆注成連鑄坯。連鑄坯的厚度可以為200mm、150mm等。較佳的,步驟(5)中,H2SO4水溶液中H2SO4濃度控制在300~500g/L;所述混酸為硝酸和氫氟酸的水溶液,其中氫氟酸濃度控制在30~50g/L,硝酸濃度控制在100~300g/L。進(jìn)一步的,步驟(7)冷軋后退火的帶鋼還包括酸洗步驟,酸洗時(shí)采用硝酸和氫氟酸的混酸水溶液進(jìn)行酸洗;混酸水溶液中,氫氟酸濃度控制在30~50g/L,硝酸濃度控制在100~300g/L。本發(fā)明采用上述成分設(shè)計(jì)和工藝控制方法制造的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板,與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:(1)本發(fā)明鐵素體不銹鋼采用了高Cr、加Mo處理,保證Cr+3.3×Mo≥35,具有高耐腐蝕性能;(2)本發(fā)明鐵素體不銹鋼添加了適量的Ni和V,同時(shí)控制Al、O等對沖擊性能有害的元素,有效改善了鋼種的低溫韌性,從而滿足工業(yè)鋼板的需求;(3)本發(fā)明鐵素體不銹鋼采用了Nb、Ti雙穩(wěn)定化,固定鋼中的C和N,避免Cr的碳氮化物的形成,進(jìn)一步改善其耐腐蝕性能和成形性能;(4)本發(fā)明鐵素體不銹鋼通過控制板坯冷卻和修磨溫度等措施,避免有害析出相的產(chǎn)生和板坯橫向開裂;(5)本發(fā)明鐵素體不銹鋼通過熱軋加熱溫度的控制,有效控制板坯表面氧化膜構(gòu)成,改善熱軋卷表面質(zhì)量;(6)本發(fā)明鐵素體不銹鋼通過采用較低的終軋溫度和卷取溫度,以及卷取后水冷,避免有害析出相的產(chǎn)生,同時(shí)改善了材料的成形性能;(7)本發(fā)明鐵素體不銹鋼通過合適的退火工藝設(shè)置,保證熱軋產(chǎn)品和冷軋產(chǎn)品具有良好的單相鐵素體組織、低溫韌性以及其他綜合性能。總之,本發(fā)明高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板具有高耐腐蝕性能、高的低溫沖擊韌性和良好加工性能等綜合性能,可應(yīng)用于各種服役苛刻的環(huán)境。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1鋼的典型金相組織。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度CPT測試結(jié)果圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例3鋼的透射電鏡下TiCrVC復(fù)合析出相形貌。圖4為本發(fā)明實(shí)施例3鋼的透射電鏡下TiCrVC復(fù)合析出相成分。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例本發(fā)明的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板實(shí)施例的化學(xué)成分如表2所示,具體工藝參數(shù)如表3所示,各實(shí)施例分別制造厚度為0.5mm、1.0mm、2.0mm和5.0mm四種厚度的鋼板,對比例1-2鋼的化學(xué)成分如表2所示,具體工藝參數(shù)如表3所示。(1)冶煉:按照表1所示的化學(xué)成分的配比采用EF+AOD+VOD三步法進(jìn)行冶煉獲得鋼水。冶煉時(shí),先將脫硅、脫磷高爐鐵水和400系不銹鋼廢鋼按一定比例兌入電爐EF中,加入高碳Cr-Fe合金進(jìn)行加熱配置不銹鋼母液;再將不銹鋼母液兌入氬氧脫碳爐AOD采用Ar、O2脫碳,按化學(xué)成分添加鉬鐵合金和鎳合金,扒渣后吊入真空氧精煉爐VOD爐中進(jìn)一步脫碳,經(jīng)過氧化、還原、真空脫碳后添加鈮鐵合金、釩鐵合金和進(jìn)行喂鈦線處理。(2)連鑄及板坯修磨:將步驟(1)獲得的鋼水在立彎式板坯連鑄機(jī)上并在電磁攪拌下連鑄成連鑄坯,連鑄坯的厚度200mm,連鑄坯以小于20℃/h的速度緩冷,再在300~600℃之間進(jìn)行熱修磨。(3)加熱、熱軋:將熱修磨后的連鑄坯加熱并保溫后進(jìn)行熱軋,然后以8~15℃/s的冷卻速度噴水冷卻至卷取溫度進(jìn)行卷取,獲得鋼卷,將卷取后獲得的鋼卷立即投入水池中快速水冷,水冷的速度控制在30℃/min以上,防止脆性析出相的產(chǎn)生;其中,加熱溫度為1100~1200℃,保溫時(shí)間為160~240min,熱軋的終軋溫度為800~900℃,軋制總變形量控制在95~98%之間,卷取溫度為500~700℃。(4)熱軋后退火:將步驟(3)水冷后的鋼卷在1000~1100℃下進(jìn)行連續(xù)退火,保溫1~12min,保溫時(shí)間根據(jù)厚度不同而適當(dāng)延長,退火后采用水冷快速冷卻,水冷的速度大于10℃/s。(5)酸洗:將步驟(4)獲得的鋼卷噴砂后酸洗處理去除表面氧化皮,酸洗時(shí)先采用H2SO4水溶液電解,再采用混酸進(jìn)行酸洗。H2SO4水溶液中H2SO4濃度控制在300~500g/L;所述混酸為硝酸和氫氟酸的水溶液,其中氫氟酸濃度控制在30~50g/L,硝酸濃度控制在100~300g/L。(6)冷軋:將酸洗后的鋼卷進(jìn)行冷軋獲得冷軋帶鋼,冷軋總壓下率在70%~85%之間。(7)冷軋后退火:將步驟(6)獲得的冷軋帶鋼在1000~1100℃下進(jìn)行再結(jié)晶連續(xù)退火,并保溫1~5min,退火后采用空冷、霧冷、水冷三段分段快速冷卻,冷卻速率大于40℃/s。(8)平整:將步驟(7)獲得的帶鋼在平整機(jī)上進(jìn)行平整,最終獲得各實(shí)施例的高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板。表2單位:重量百分比表2中,實(shí)施例1、3鋼中Cr含量低于實(shí)施例2、4鋼,實(shí)施例2鋼未添加Ni元素,實(shí)施例1-4鋼都采用了Nb、Ti雙穩(wěn)定化,并都添加了一定量的V元素。對比例1鋼為不含Ni、V的普通高鉻鐵素體不銹鋼445,對比例2鋼為含貴重金屬Ni達(dá)25%的超級(jí)奧氏體不銹鋼904L。本發(fā)明實(shí)施例鋼性能測試如下:1、組織將實(shí)施例1獲得的鐵素體不銹鋼鋼板經(jīng)檢測獲得如圖1所示的典型金相組織,該組織為單相鐵素體組織,實(shí)施例2~5鋼的金相組織也都為單相鐵素體組織。2、力學(xué)性能各實(shí)施例獲得的鐵素體不銹鋼鋼板經(jīng)1050℃冷軋退火后力學(xué)性能如表4所示,拉伸試樣厚度都為1.0mm。從表4中可見,本發(fā)明高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼由于含有較高的Cr和Mo含量,因此都具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,延伸率都在25%以上,完全能夠滿足后續(xù)的加工要求,且維氏硬度(HV5代表5Kg力的硬度)在180-220之間。而價(jià)格高昂的奧氏體不銹鋼904L延伸率要更高一些。表43、熱軋后冷卻工藝對力學(xué)性能的影響表5為不同冷卻工藝對熱軋態(tài)實(shí)施例1鋼的力學(xué)性能的影響。熱軋后采用快的冷卻速度(冷卻速率控制在30℃/min以上),可以有效避免脆性析出相的產(chǎn)生,材料強(qiáng)度硬度降低,延伸率提高。表5中拉伸試樣取樣方向?yàn)榇怪庇谲堉品较颍渲蠬V5代表5Kg力的維氏硬度。表54、不同退火溫度對本發(fā)明鋼室溫沖擊韌性的影響(5mm)表6為退火溫度對產(chǎn)品的室溫沖擊韌性的影響,試樣厚度為5mm縱向沖擊試樣。可見實(shí)施例1-5鋼通過添加合適量的Ni和V都顯著改善了室溫沖擊韌性,其室溫沖擊韌性值都顯著高于普通高鉻鐵素體不銹鋼對比例1。同時(shí)退火溫度存在一個(gè)最佳溫度區(qū)間,即在1050℃附近;退火溫度低于1000℃時(shí),材料無法發(fā)生再結(jié)晶,同時(shí)存在大量的富含Cr、Mo的金屬間相,增加材料脆性;溫度高于1100℃后,材料脆性也增加,其原因主要是溫度過高后盡管消除了脆性析出相,但造成鐵素體晶粒過分長大。表6材料沖擊功900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃實(shí)施例1(J)323578120118105實(shí)施例2(J)182053828072實(shí)施例3(J)384588132130121實(shí)施例4(J)313369110108100實(shí)施例5(J)151749807970對比例144193322105、耐腐蝕性采用GB/T17899-1999《不銹鋼點(diǎn)蝕電位測量方法》標(biāo)準(zhǔn)測定了實(shí)施例1-5鋼與對比例1-2鋼的點(diǎn)蝕電位,如表7所示。可見實(shí)施例1-5鋼的點(diǎn)蝕電位都在1000mv以上,明顯高于普通高鉻鐵素體不銹鋼445,也高于超級(jí)奧氏體不銹鋼904L。表7點(diǎn)蝕電位(mV)實(shí)施例11050實(shí)施例21080實(shí)施例31150實(shí)施例41120實(shí)施例51100對比例1510對比例29006、臨界點(diǎn)蝕溫度采用ASTMG150《不銹鋼臨界點(diǎn)蝕溫度-電化學(xué)法》標(biāo)準(zhǔn)測定了實(shí)施例1-5鋼與對比例1-2鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度,如表8所示??梢妼?shí)施例1-5鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度都在70℃以上,而普通高鉻鐵素體不銹鋼445的臨界點(diǎn)蝕溫度在28℃,超級(jí)奧氏體不銹鋼904L的臨界點(diǎn)蝕溫度在60℃。實(shí)施例1鋼與對比例1-2鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度曲線如圖2所示。表8臨界點(diǎn)蝕溫度(℃)實(shí)施例170.8實(shí)施例271.6實(shí)施例373.2實(shí)施例472.0實(shí)施例571.8對比例128.2對比例260.57、各鋼在沸騰的1%濃度HCl溶液中的腐蝕速率表9為實(shí)施例1-2鋼和對比例1-2鋼耐HCl均勻腐蝕性能。HCl是一種強(qiáng)還原性介質(zhì),一般的不銹鋼均難以抵抗其腐蝕,然而實(shí)施例1鋼、實(shí)施例2鋼在沸騰1%HCl(質(zhì)量百分比濃度)的鹽酸環(huán)境中卻同樣具有良好的抗腐蝕性,其腐蝕速率在0.2g/m2h以下,和對比例2鋼相當(dāng),幾乎沒有重量損失。而對比例1普通高鉻鐵素體不銹鋼445的腐蝕速率為78g/m2h,二者不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。表9腐蝕速率(g/m2h)實(shí)施例10.11實(shí)施例20.17對比例178對比例20.238、低溫韌性低溫韌性差是鐵素體不銹鋼的固有特性,嚴(yán)重制約了高鉻鐵素體不銹鋼中厚板在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。實(shí)施例1-5鋼通過添加合適量的Ni和V,顯著改善了沖擊韌性。韌脆轉(zhuǎn)變溫度是衡量材料韌性的一個(gè)指標(biāo),韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低,材料低溫韌性越好。表10為實(shí)施例1-5鋼和對比例1-2鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,試樣厚度為5mm縱向沖擊,可見實(shí)施例1-5鋼的韌性轉(zhuǎn)變溫度都顯著低于普通高鉻鐵素體不銹鋼對比例1,而和超級(jí)奧氏體不銹鋼相比還有很大的差距,因此5mm及以上的本發(fā)明鋼不適合應(yīng)用于-80℃以下的環(huán)境。本發(fā)明鐵素體鋼板的厚度優(yōu)選為0.5-5mm。表10韌脆轉(zhuǎn)變溫度(℃)實(shí)施例1-70實(shí)施例2-40實(shí)施例3-75實(shí)施例4-60實(shí)施例5-40對比例125對比例2-1969、TiCrVC復(fù)合析出相圖3、圖4分別為實(shí)施例3鋼在透射電鏡下TiCrVC復(fù)合析出相形貌及其TiCrVC復(fù)合析出相成分,可見正是由于Ni和V的雙重作用下,使本發(fā)明高鉻鐵素體不銹鋼具有了突出的低溫韌性。V改善材料韌性的機(jī)理主要是V(C,N)析出物的析出減少了晶界上大顆粒碳氮化物、σ相、χ相等金屬間相的析出,減少位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力,避免位錯(cuò)塞積群頂端應(yīng)力集中,從而提高材料的韌性。綜上,本發(fā)明高耐腐蝕性高韌性高鉻鐵素體不銹鋼鋼板不僅具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,而且具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性,可以應(yīng)用于各種服役苛刻的環(huán)境,以替代部分價(jià)格高昂的超級(jí)奧氏體不銹鋼和鎳基合金,如要求極高的建筑外部用板、屋頂材料,生產(chǎn)有機(jī)酸(如醋酸及乳酸)的工廠,燒堿廠及電廠、化工廠熱交換器和膈膜法固堿降膜蒸發(fā)器等。其市場競爭力強(qiáng),具有良好的發(fā)展前景。
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