雙相不鏽鋼合金材料及其製備方法
2023-11-03 00:25:17
專利名稱：雙相不鏽鋼合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種雙相不鏽鋼合金材料及其製備方法，屬鋼鐵合金材料技術領域。
背景技術：
雙相不鏽鋼由奧氏體和鐵素體組成。雙相不鏽鋼的主要成分是鉻、鎳、鉬，而其中鉬作為鐵素體形成元素價格昂貴，為了降低成本，可採用添加鎢代替雙相不鏽鋼中的鉬。鎢是鐵素體形成元素，其作用與鉬相似，但其價格約是鉬的一半。此外，鎢能耐高溫，而且溶於鋼中會與碳形成碳化物，提高鋼的強度。此外，鎢還可以提高鋼的淬火溫度，加強鋼的斷面組織細化，抵抗回火軟化。鎢對材料的組織和耐蝕性能也有明顯影響。近年來的研究表明， 含25%Cr的雙相不鏽鋼經中溫時效後，與鉬相比，鎢能延緩脆性相的析出，降低鋼的脆化傾向，但是若含鎢量高於4%時，同樣會因Laves相的析出導致鋼的脆化，不過析出範圍想高溫擴大。鎢明顯提高雙相不鏽鋼的耐縫隙腐蝕性能。同時，隨AOD爐中能控制氮的加入，也促進了含氮雙相不鏽鋼的開發。氮的加入不僅提高鋼的耐局部腐蝕性能，還解決了不鏽鋼的焊接問題，是雙相不鏽鋼成為一種可焊接的結構材料，大大拓展了雙相不鏽鋼的應用範圍。而且氮可替代雙相不鏽鋼中的鎳，大大降低成本。通過適當的鉻、鎳、鉬，以及錳和氮等的比例配合，以及成熟的熱處理工藝，可以在提高鉻，錳，氮，降低鎳、鉬的同時得到理想的相比例，這樣不但提高雙相不鏽鋼的力學性能，而且使其抗腐蝕性能也得到很大的提高。此外，由於近年來金屬鎳價格波動很厲害，降低不鏽鋼中鎳的含量有利於維持不鏽鋼市場的穩定。所以科研人員在提高不鏽鋼的性能的同時保持不鏽鋼市場的穩定這方面做了大量的探索。
發明內容
本發明的目的在於提供一種低成本且具有良好耐腐蝕性和熱加工性的雙相不鏽鋼合金材料及其製備方法。本發明一種雙相不鏽鋼合金材料，具有如下的成分及質量百分比
0<C ^ 0. 04 %, S ^ 0. 01 %, Si ^ 1. 0 %, P ^ 0. 015 %, Cr :21. 5 24. 5%, Ni 3. 0^5. 5%, W :0. 3 1. 5%, N :0. 150 0. 25%, B :0. 001 0. 01%,稀土 Ce 或 Y :0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。本發明雙相不鏽鋼合金材料的製備方法，採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時採用純鐵管密封中間合金投入法，即事先製備好需用的中間合金；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用中間合金；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%疋e-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ；經綜合配料熔制後，澆注成型， 最終製得高鉻高錳高氮低鎳超級雙相不鏽鋼合金材料。該成分範圍內的鋼在850 1200°C 範圍均為雙相區，奧氏體含量約在40 60%變化，室溫的拉伸斷裂強度在700 900Mpa範圍，屈服強度在600 680Mpa範圍，斷裂延伸率在40 65%範圍，點蝕點位在IOOOmV以上。
本發明的機理如下所述
鎢是鐵素體形成元素，其作用與鉬相似，可以代替鉬起到形成和穩定鐵素體作用，從而降低鉬的用量，節約成本；同時向該雙相不鏽鋼合金中加入稀土Ce或Y後，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於基體中，避免了低熔點硫化物存在於相界上， 從而有效地改善了鋼的高溫熱塑性。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例僅用於解釋本發明，並不構成對本發明保護範圍的限定。一種雙相不鏽鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分及重量百分比C: 0. 026%, S :0. 002%, Si :0. 30%, P :0. 008%, Cr :21. 5%, Ni 3. 0%, W :0. 3%, N :0. 15%, B 0. 001%,稀土 Ce或Y 0. 005 0. 20%,其餘部分為鐵。實施例1
一種雙相不鏽鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分及重量百分比 0<C 彡 0. 04%, S ^ 0. 01%, Si ^ 1. 0%, P ^ 0. 015%, Cr :21. 5 24. 5%, Ni :3. 0 5. 5%, W :0. 3 1. 5%, N 0. 150 0. 25%, B :0. 001 0. 01%，稀土 Ce 或 Y :0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。該合金得製備方法為採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時，採用純鐵管密封中間合金投入法，即事先製備好中間合金。中間合金的組成為1 和Y的合金，Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15%。經綜合計量計算和配料熔制後，澆注成型，最終製得經濟型雙相不鏽鋼合金材料。鑄態經熱鍛、熱軋，之後1050°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強度大於 740MPa,屈服強度大於640MPa，斷裂延伸率大於59%，點蝕點位大於1170mV。實施例2
一種雙相不鏽鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分及重量百分比c :0. 034%, S 0. 005%, Si 0. 60%, P 0. 013%, Cr :22. 9 %，Ni 4. 6%,ff 0. 51 %,N 0. 19%, B 0. 004%，稀土 Ce或Y 0. 005 0. 20%,其餘部分為鐵。該合金得製備方法為採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時，採用純鐵管密封中間合金投入法。即事先製備好中間合金。中間合金的組成為狗和￥的合金， ^-Υ中間合金中Y的質量百分含量為15%。經綜合計量計算和配料熔制後，澆注成型，最終製得高氮低鎳雙相不鏽鋼合金材料。鑄態經熱鍛、熱軋，之後1050°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強度大於760MPa，屈服強度大於650MPa，斷裂延伸率大於59%，點蝕點位大於1170mV。實施例3
一種雙相不鏽鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分及重量百分比C:0.04%，S 0. 01%, Si :1. 0%, P :0. 015%, Cr 24. 5%, Ni 5. 5%, W 1. 5%, N 0. 25%, B 0. 01%, 稀土 Ce或Y 0. 005 0. 20%,其餘部分為鐵。該合金得製備方法為採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時，採用純鐵管密封中間合金投入法。即事先製備好中間合金。中間合金的組成為狗和￥的合金， ^-Υ中間合金中Y的質量百分含量為15%。經綜合計量計算和配料熔制後，澆注成型，最終製得高氮低鎳雙相不鏽鋼合金材料。鑄態經熱鍛、熱軋，之後1050°C固溶處理，其室溫拉伸斷裂強度
4大於750MPa，屈服強度大於660MPa，斷裂延伸率大於61 %，點蝕點位大於1050mV。
權利要求
1.根據權利要求1所述的一種雙相不鏽鋼合金材料，其特徵在於該合金材料具有如下的成分及重量百分比0<C<0. 04%,S ^ 0. 01%,Si 彡 1. 0%,P ^ 0. 015%,Cr :21. 5 24. 5%, Ni 3. 0 5· 5%，W :0. 3 1. 5%, N :0. 150 0. 25%, B :0. 001 0. 01%，稀土 Ce 或 Y 0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。
2.根據權利要求1所述的一種雙相不鏽鋼合金材料，其特徵在於該合金材料具有如下的成分及重量百分比C 0. 026%, S 0. 002%, Si :0. 30%, P :0. 008%, Cr :21. 5%, Ni 3.0%, W 0. 3%, N 0. 15%, B :0. 001%，稀土 Ce 或 Y :0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。
3.根據權利要求1所述的一種雙相不鏽鋼合金材料，其特徵在於該合金材料具有如下的成分及重量百分比 C 0. 034%, S 0. 005%, Si :0. 60%, P :0. 013%, Cr :22. 9 %，Ni 4.6%, W 0. 51 %，N 0. 19%, B :0. 004%，稀土 Ce 或 Y :0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。
4.根據權利要求1所述的一種雙相不鏽鋼合金材料，其特徵在於該合金材料具有如下的成分及重量百分比 C 0. 04%, S 0. 01%, Si 1. 0%, P :0. 015%, Cr 24. 5%, Ni 5.5%, W 1.5%，N: 0.25%，B: 0. 01%，稀土 Ce 或 Y :0. 005 0. 20%，其餘部分為鐵。
5.根據權利要求1-4所述的一種雙相不鏽鋼合金材料的製備方法，其特徵在於，預先製備好需用的中間合金；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用I^e-Ce或i^e-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%，i^e-Y中間合金中Y的質量百分含量為15% ；採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時採用純鐵管密封稀土中間合金投入法經綜合配料熔制後，澆注成型，最終製得雙相不鏽鋼合金材料。
全文摘要
本發明公開了一種雙相不鏽鋼材料及其製備方法，具有如下的成分以及質量百分比0＜C≤0.04％，S≤0.01％，Si≤1.0％，P≤0.015％，Cr21.5～24.5%，Ni3.0~5.5％，W0.3～1.5%，N0.150～0.25%，B0.001～0.01%，稀土Ce或Y0.005～0.20%，其餘部分為鐵。採用傳統常規的熔煉工藝方法，在投料時採用純鐵管密封中間合金投入法，即事先製備好Fe-Ce中間合金或Fe-Y中間合金，經綜合配料熔制後，澆注成型，最終製得高性能經濟型雙相不鏽鋼合金材料。本發明的目的在於提供一種低成本且具有良好耐腐蝕性和熱加工性的雙相不鏽鋼合金材料及其製備方法。
文檔編號C22C38/54GK102296247SQ201110250790
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者葛長勝 申請人:江蘇九勝特鋼製品有限公司