高碳高鉻雙相不銹鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雙相不銹鋼，尤其是一種含高碳和高鉻元素的雙相不銹鋼及其生產(chǎn)工藝。本發(fā)明所述的不銹鋼以重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分如下：0.20-0.35%C、22-26%Cr、10-14%Ni、2-5%Mo、1-5%Cu、0.5-4%V、0.5-5%W、S≤0.015%、P≤0.015%，其他雜質(zhì)元素≤1%，余量為Fe。本發(fā)明增加了不銹鋼的含碳量，提高了合金強(qiáng)度和硬度，增加了耐磨性能；合金中除了常用Cr、Ni和Mo元素外，還同時(shí)添加了Cu、W和V元素，在保證雙相不銹鋼具有足夠的耐腐蝕性能條件下，大大提高了合金的抗拉強(qiáng)度和硬度。
【專利說(shuō)明】高碳高鉻雙相不銹鋼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙相不銹鋼，尤其是一種含高碳和高鉻元素的雙相不銹鋼及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的綜合性能要求越來(lái)越高，特別是在石油、化工、船舶等腐蝕性較強(qiáng)的行業(yè)中。早期多用富鎳的奧氏體不銹鋼作為在腐蝕性環(huán)境中工作的材料。實(shí)踐表明，雙相不銹鋼比奧氏體鋼更耐蝕，而且具有良好的綜合力學(xué)性能和焊接性能。近年來(lái)，對(duì)雙相不銹鋼研究主要是在低碳(一般為0.01%~0.08%C)基礎(chǔ)上。但是，低碳雙相不銹鋼在實(shí)際生產(chǎn)中，需要進(jìn)行脫碳處理從而增加了生產(chǎn)難度和成本。眾所周知，碳元素是提高合金強(qiáng)度最有效、最經(jīng)濟(jì)的元素之一，但是到目前為止，有關(guān)高碳雙相不銹鋼的報(bào)道比較少。ChristofMessne等人在研究軋制參數(shù)對(duì)合金表面粗糙度的影響時(shí)用到了含0.2%碳的雙相不銹鋼，但沒(méi)有涉及材料本身的組織和性能。因此，本文對(duì)高碳高鉻雙相不銹鋼進(jìn)行了一系列的研究，分析了高碳雙相不銹鋼的組織和性能，為這類合金進(jìn)一步研究，提供了有效的依據(jù)和指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高碳高鉻雙相不銹鋼及其生產(chǎn)工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中取材方便，可降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。
[0004]本發(fā)明所述的高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.20-0.35%C、22-26%Cr、10-14%N1、2-5%Mo、l-5%Cu、0.5_4%V、0.5_5%W、S ≤ 0.015%、P ^ 0.015%，其他雜質(zhì)元素< 1%，余量為Fe。
[0005]本發(fā)明中含碳量為0.2-0.35%，C是有效的奧氏體形成元素。加入較高碳元素后，它能與鉻、釩和鎢等合金元素形成合金碳化物提高合金強(qiáng)度和硬度，增加耐磨性能。另外，由于普通廢鋼的含碳量均在0.3%以下，生產(chǎn)過(guò)程中不存在增碳，所以正常熔煉工藝即能保證含碳量在本發(fā)明要求范圍之內(nèi)。由于本發(fā)明本身要求高的碳含量，普通熔煉即可獲得需要的碳含量，所以在實(shí)際生產(chǎn)，合金無(wú)需經(jīng)過(guò)脫碳處理降，低了生產(chǎn)成本和難度。
[0006]本發(fā)明中含鉻量為22-26%，Cr是不銹鋼中最主要的元素，鉻元素的增加能明顯提高合金的耐腐蝕性特別是耐點(diǎn)腐蝕性能。但當(dāng)鉻含量超過(guò)27%時(shí)，容易析出金屬間化合物，導(dǎo)致合金的熱塑性和焊接性能降低。為了使高碳雙相不銹鋼具有較好的綜合性能，本發(fā)明中鉻的加入量為22-26%。
[0007]鎳是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，較高的鎳含量，可使鋼中奧氏體含量增多。本發(fā)明中含鎳量為10-14%，能提高合金抗高溫氧化和耐腐蝕性能，起穩(wěn)定奧氏體相作用。當(dāng)鎳含量太多或太少時(shí)，均不能獲得均衡的兩相組織，導(dǎo)致不能獲得雙相不銹鋼的應(yīng)有性能。
[0008]本發(fā)明中含鑰量為2_5%，Mo和Cr元素一樣為鐵素體形成元素，且能顯著改善雙相不銹鋼的耐腐蝕性能，特別是耐點(diǎn)腐蝕性能。但當(dāng)鑰含量太多時(shí)，會(huì)析出富鉻鑰的σ相或X相導(dǎo)致合金部分性能下降。
[0009]本發(fā)明中含銅量為1_5%，Cu為奧氏體形成元素，可提高合金在酸性環(huán)境中的耐蝕性。當(dāng)本發(fā)明的不銹鋼在400-500°C時(shí)效時(shí)，富銅相析出，可加強(qiáng)時(shí)效硬化。在含鎢的雙相不銹鋼中加入銅可降低σ相的最大析出溫度。
[0010]本發(fā)明中含鎢量為0.5-5%，W為鐵素體形成元素。在提高合金的耐腐蝕性能上，鎢的作用與鑰很相似。當(dāng)部分鎢取代鑰時(shí)，還可以增加合金的沖擊韌性。在高鉻、鑰合金中，過(guò)多的鎢會(huì)增加金屬間化合物的析出，故一般< 5%。
[0011]本發(fā)明中含釩量為0.5-4%，V為鐵素體形成元素，起細(xì)化晶粒作用，能形成極穩(wěn)定且高度彌散的碳化物和金屬間化合物，從而提高合金的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。當(dāng)釩含量超過(guò)4%時(shí)，會(huì)降低合金的熱塑性。
[0012]經(jīng)過(guò)發(fā)明人的長(zhǎng)期試驗(yàn)確定，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.25%C、26%Cr、13%N1、3%Mo、2.5%Cu、2%V、3%W、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%，其他雜質(zhì)元素≤ 1%，
余量為Fe。
[0013]生產(chǎn)本發(fā)明所述不銹鋼的工藝，具體步驟如下:
[0014](I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1550-1650°C澆鑄成鑄錠；
[0015](2)鍛造將上述鑄錠在1150°C -1200°C鍛造成鋼板；
[0016](3)軋制將鍛造后的鋼板在1050-1150°C軋制成鋼板；
[0017](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1150-1300°C，保溫20-60min后淬火得產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明所述配比的高碳高鉻雙相不銹鋼，由于合金元素種類和含量均較多，為增加固溶程度且得到較均衡的奧氏體相和鐵素體相組織。大量試驗(yàn)后確定，最佳固溶處理溫度為1150-1300°C，水淬或油淬。在這個(gè)溫度范圍，既能保證碳化物盡量溶解，又能保證鐵素體和奧氏體的比例。如溫度太低，不能保證碳化物盡量溶解，溫度太高則鐵素體含量偏高且晶粒粗大。
[0019]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、增加了雙相不銹鋼中的含碳量，適當(dāng)提高鎳含量，并采用較高的固溶處理溫度，提高了合金強(qiáng)度和硬度，增加了耐磨性能，而且在實(shí)際生產(chǎn)中，取原材料方便，降低了生產(chǎn)成本和難度；
[0021]2、合金中除了常用Cr、Ni和Mo元素外,還同時(shí)添加了 Cu、W和V元素,在保證雙相不銹鋼具有足夠的耐腐蝕性能條件下，大大提高了合金的抗拉強(qiáng)度和硬度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述的聞碳聞絡(luò)雙相不鎊鋼的組織金相圖；
[0023]圖中:1為奧氏體相；2為鐵素體相。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.35%C、23%Cr、12%N1、3.5%Mo、4%Cu、0.5%V、2.7%W、0.015%S、0.010%P, 1%其他雜質(zhì)元素，余量為Fe。
[0026]其制備工藝具體步驟如下:[0027](I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1550°C澆鑄成鑄錠；
[0028](2)鍛造將上述鑄錠在1200°C鍛造成鋼板；
[0029](3)軋制將鍛造后的鋼板在1100°C軋制成鋼板；
[0030](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1150°C，保溫60min后淬火得產(chǎn)品。
實(shí)施例2[0031]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.20%C、25%Cr、10%N1、2%Mo、2%Cu、3.1%V、0.5%W、0.015%S、0.010%P, 1% 其他雜質(zhì)元素，余量為 Fe。
[0032]其制備工藝具體步驟如下:
[0033]( I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1570°C澆鑄成鑄錠；
[0034](2)鍛造將上述鑄錠在1150°C鍛造成鋼板；
[0035](3)軋制將鍛造后的鋼板在1150°C軋制成鋼板；
[0036](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1300°C，保溫20min后淬火得產(chǎn)品。
實(shí)施例3
[0037]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.25%C、24%Cr、14%N1、3%Mo、5%Cu、2.2%V、5%W、0.005%S、0.015%P,0.5% 其他雜質(zhì)元素，余量為 Fe。
[0038]其制備工藝具體步驟如下:
[0039]( I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1600°C澆鑄成鑄錠；
[0040](2)鍛造將上述鑄錠在1170°C鍛造成鋼板；
[0041](3)軋制將鍛造后的鋼板在1050°C軋制成鋼板；
[0042](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1200°C，保溫40min后淬火得產(chǎn)品。
實(shí)施例4
[0043]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.3%C、26%Cr、13%N1、4%Mo、l%Cu、l.3%V、3.9%W、0.010%S、0.005%P, 1% 其他雜質(zhì)元素，余量為 Fe。
[0044]其制備工藝具體步驟如下:
[0045]( I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1650°C澆鑄成鑄錠；
[0046](2)鍛造將上述鑄錠在1160°C鍛造成鋼板；
[0047](3)軋制將鍛造后的鋼板在1070°C軋制成鋼板；
[0048](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1170°C，保溫50min后淬火得產(chǎn)品。
實(shí)施例5
[0049]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.27%C、22%Cr、ll%N1、5%Mo、3%Cu、4%V、L 6%ff,0.015%S,0.010%P, 1% 其他雜質(zhì)元素，余量為 Fe。
[0050]其制備工藝具體步驟如下:
[0051](I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1630°C澆鑄成鑄錠；
[0052](2)鍛造將上述鑄錠在1190°C鍛造成鋼板；
[0053](3)軋制將鍛造后的鋼板在1130°C軋制成鋼板；
[0054](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1250°C，保溫30min后淬火得產(chǎn)品。
實(shí)施例6
[0055]一種高碳高鉻雙相不銹鋼，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.25%C、26%Cr、13%N1、3%Mo、2.5%Cu、2%V、3%W、0.015%S、0.015%P, 1% 其他雜質(zhì)元素，余量為 Fe。[0056]其制備工藝具體步驟如下:
[0057]( I)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1650°C澆鑄成鑄錠；
[0058](2)鍛造將上述鑄錠在1200°C鍛造成鋼板；
[0059](3)軋制將鍛造后的鋼板在1150°C軋制成鋼板；
[0060](4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1250°C，保溫30min后淬火得產(chǎn)品。比較例
[0061]將上述實(shí)施例1-6所制得的雙相不銹鋼樣品與其他雙相不銹鋼進(jìn)行耐孔蝕性能和力學(xué)性能測(cè)試。耐孔蝕性能按照國(guó)標(biāo)GB4334.7，在35°C的6%FeC13+0.05MHC1溶液中進(jìn)行測(cè)定，力學(xué)性能根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T10623-2008進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果見(jiàn)表1。
[0062]表1
【權(quán)利要求】
1.一種高碳高鉻雙相不銹鋼，其特征在于，以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.20-0.35%C、22-26%Cr、10-14%N1、2-5%Mo、l-5%Cu、0.5-4%V、0.5-5%W、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%，其他雜質(zhì)元素< 1%，余量為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳高鉻雙相不銹鋼，其特征在于:以重量百分比計(jì)，該不銹鋼的化學(xué)成分如下:0.25%C、26%Cr、13%N1、3%Mo、2.5%Cu、2%V、3%W、S≤ 0.015%, P ≤0.015%,其他雜質(zhì)元素< 1%，余量為Fe。
3.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述不銹鋼的工藝，其特征在于:具體步驟如下: (1)熔煉澆鑄將原料按照上述配比混合熔化后于1550-1650°C澆鑄成鑄錠； (2)鍛造將上述鑄錠在1150°C-1200°C鍛造成鋼板； (3)軋制將鍛造后的鋼板在1050-1150°C軋制成鋼板； (4)固溶處理將軋制后的鋼板加熱到1150-1300°C，保溫20-60min后淬火得產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK103602915SQ201310597084
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】趙忠魁 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)