專利名稱：具有優(yōu)越熱加工性能的高錳二聯(lián)不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二聯(lián)不銹鋼，其可用于需要強(qiáng)度和耐腐蝕性的結(jié)構(gòu)部件，更具體地，涉及一種具有良好熱加工性的高錳二聯(lián)不銹鋼和它的制造方法。
二聯(lián)不銹鋼由鐵氧體相和奧氏體相組成，鐵氧體相提高強(qiáng)度而奧氏體相提高耐腐蝕性。已知在基礎(chǔ)鐵中摻入鉻、鉬、鎢和氮可使二聯(lián)不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性和耐隙間腐蝕性增加(R.N.Gunn，″Duplex StainlessSteels″，Woodhead Publishing Ltd.，(1997))。在對(duì)二聯(lián)不銹鋼進(jìn)行鑄造或固溶熱處理以后，如果它們不以合適的速度冷卻，則含有大量鉬或鎢的析出物，主要包括σ相，會(huì)在700-950℃的溫度范圍內(nèi)形成。而且，在300-350℃溫度范圍內(nèi)是α′相形成區(qū)。在高溫或中溫形成的析出物提高了二聯(lián)不銹鋼的硬度。然而，問題在于其室溫下的延展性和沖擊韌性急速地惡化并且耐腐蝕性下降。
通常，商用含鉬二聯(lián)不銹鋼的基本化學(xué)組成是Fe-(21-23wt％)Cr-(4.5-6.5wt％)Ni-(2.5-3.5wt％)Mo-(0.08-0.20wt％)N，此外還含有小于2.0％的錳和小于0.03％的碳(UNS31803或SAF 2205)。有一種SAP2507型二聯(lián)不銹鋼具有優(yōu)越的耐腐蝕性，其源于在2205型二聯(lián)不銹鋼中增加鉻和鉬的含量。它們的基本化學(xué)組成是Fe-(24-26wt％)Cr-(6-8wt％)Ni-(3-5wt％)Mo-(0.24-0.32wt％)N，此外還含有小于1.2％的錳和小于0.03％的碳。
美國(guó)專利4,657,606公開了具有以下基本化學(xué)組成的二聯(lián)不銹鋼Fe-(23-27wt％)Cr-(4-7wt％)Ni-(2-4wt％)Mo-(小于0.08wt％)C。已有報(bào)道如果銅含量被限制在1.1-3.0％并且錳含量增加直至5-7％，在固溶熱處理后冷卻，可抑制σ相或a′相的迅速形成，由此可提高其室溫下的延展性。然而，這些類型的鋼熱加工性差。
同時(shí)，考慮到錳能夠替代昂貴的鎳提高室溫延展性和增加氮的固溶性，有許多技術(shù)希圖增加錳含量。美國(guó)專利4,272,305公開了當(dāng)?shù)康姆秶哌_(dá)0.35-0.6％和增加錳含量直至4-6％時(shí)，會(huì)使二聯(lián)不銹鋼(Fe-(22-28wt％)Cr-(3.5-5.5wt％)Ni-(1-3wt％)Mo-(少于3wt％)C)中氮的固溶性增加。然而，這種類型鋼的缺點(diǎn)在于，由于氮含量高，可鑄性和熱加工性降低。還有，美國(guó)專利4,828,630公開了錳含量增加至高達(dá)4.25-5.5％，由此替代昂貴的鎳和增加氮在二聯(lián)不銹鋼(Fe-(17-21.5wt％)Cr-(1-4wt％)Ni-(少于0.07wt％)C)中的固溶性。然而，這種類型鋼的問題在于鎳的下限較低，能夠不利地影響耐腐蝕性。日本專利公開9-31604公開了硅保持在高含量(2.5-4.0％)，和為了增加氮的固溶性，在含有Mo-W的二聯(lián)不銹鋼中將錳含量增至3-7％。然而，這種類型鋼的問題在于，由于硅過量，沖擊韌性降低。因此，這種鋼很難商業(yè)化。
同時(shí)，已有一些努力將錳加至Fe-Cr-Ni型奧氏體不銹鋼(已知為304或316型不銹鋼)中以替代昂貴的鎳。然而，隨著錳加入量的增加，熱加工性降低，因此不能得到令人滿意的結(jié)果。在T.M.Bogdanova等人的Structure and Properties of Nonmagnetic Steels(Moscow，USSR，pp.185-190，(1982))中報(bào)道了這一事實(shí)。并且，已有報(bào)道，由于在316L、309S和310S型不銹鋼中含有錳和硫，如果錳的含量越高，則硫的再析出或離析就更容易，由此會(huì)降低熱加工性(S.C Lee等人，40thMechanical Working and Steel Processing Conf.，Pittsburgh，PA.USA，pp.25-28，(1998))。
因此，在大多數(shù)商用二聯(lián)不銹鋼中，為了確保熱加工性，錳含量被限制在小于2％。例如，美國(guó)專利4,664,725指出，雖然在Ca/S比值大于1.5時(shí)熱加工性得以改進(jìn)，但是必須限制錳的上限，因?yàn)殡S著錳加入量的增加，熱加工性和耐腐蝕性會(huì)降低。
由上述可知，通常涉及的問題是在二聯(lián)不銹鋼中隨著錳含量的增加，熱加工性降低。美國(guó)專利4,101,347提出錳含量應(yīng)該被限制在小于2％，以便防止在二聯(lián)不銹鋼中形成σ相。在傳統(tǒng)的含有鉬-或鉬-鎢的二聯(lián)不銹鋼中錳含量都一直是被限制在小于2％這一事實(shí)支持了這一點(diǎn)。
同時(shí)，眾所周知，含有鉬-鎢的二聯(lián)不銹鋼具有增強(qiáng)的耐腐蝕性。因此，近來已對(duì)其中鉬和鎢都加入的二聯(lián)不銹鋼進(jìn)行了研究。例如，在由B.W.Oh等人提出的二聯(lián)不銹鋼中，在含有小于2.0％的錳和20-27％的鉻的鋼中用鎢代替一部分鉬(innovation of Stainless Steel，F(xiàn)lorence，Italy，p.359，(1993)，或者韓國(guó)專利申請(qǐng)94-3757)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，含有1-4％的鎢和小于1％的鉬的二聯(lián)不銹鋼與含有2.78％鉬的二聯(lián)不銹鋼相比較具有改進(jìn)的耐腐蝕性。然而，上述鋼的鎢和鉬含量過低，因此，其耐腐蝕性相對(duì)地降低。
而另一個(gè)實(shí)例，由Sumitomo Metal Industries有限公司申請(qǐng)的美國(guó)專利5,298,093，提出在加入有小于1.5％的錳和23-27％的鉻的二聯(lián)不銹鋼中含有2-4％的鉬和1.5-5％的鎢。已知這種鋼具有高強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性。然而，這種鋼在熱軋期間易于開裂，并且因?yàn)樗且环N高合金鋼，相穩(wěn)定性易于下降，形成σ相，由此降低了耐腐蝕性和沖擊韌性。含鎢-鉬的二聯(lián)不銹鋼還存在如下問題在通過熱加工制造成品形式，包括平板、線材、條鋼和管材時(shí)，與上述含鉬二聯(lián)不銹鋼類似，其熱加工性較差。結(jié)果，增加了有缺陷產(chǎn)品的比例。
類似地，美國(guó)專利5,733,387提出在加入有小于2.0％的錳和22-27％的鉻的含鎢-鉬二聯(lián)不銹鋼中含有1-2％的鉬和2-5％的鎢。然而，這種不銹鋼相對(duì)于美國(guó)專利5,298,093中的二聯(lián)不銹鋼，其熱加工性提高很小。
另外，美國(guó)專利6,048,413提出一種二聯(lián)不銹鋼，其中含有小于3.5％的錳，5.1-8％的鉬和小于3％的鎢。這種鋼是一種高合金二聯(lián)不銹鋼，并且因此在先前提及的二聯(lián)不銹鋼中具有最差的熱加工性。因此，限制了其應(yīng)用于鑄型制品。另外，在通過鑄造制造產(chǎn)品時(shí)，如果冷卻速度慢(或如果產(chǎn)品尺寸大)，則由于有大量的鉬，會(huì)促進(jìn)形成σ相，由此降低了鋼的機(jī)械性能和耐腐蝕性用于改進(jìn)二聯(lián)不銹鋼熱加工性的傳統(tǒng)方法包括將鈰加入二聯(lián)不銹鋼(J.L.Komi等人，Proc.of Int′I Conf.on Stainless Steel，ISIJ Tokyo，p807，(1991)或美國(guó)專利4,765,953)。根據(jù)這種方法，硫含量降低至30ppm并加入鈰，以阻止硫的離析，由此改進(jìn)熱加工性。然而，對(duì)于通過大量地加入稀土元素例如鈰以改進(jìn)熱加工性的情況，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)使用昂貴的鈰是不利的。除了以上所述，使用鈰的問題還在于在連續(xù)鑄造中由于鈰的強(qiáng)氧化能力導(dǎo)致排出口的堵塞。因此鋼坯或平板的制造變得困難。這種二聯(lián)不銹鋼不含有鎢，只含有鉬。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過提供包括以下成分(按重量％)的二聯(lián)不銹鋼能夠?qū)崿F(xiàn)以上的和其它的目的小于0.1％的C；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-29％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；小于5.0％的鉬和1.2至8％的鎢，單獨(dú)地或復(fù)合地；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)鉬和鎢的加入方式，將本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼分為4類。
第一類是低鉻含鉬二聯(lián)不銹鋼，其含有(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-26％的鉻(26％除外)；4.1-8.8％的鎳；0.08-0.345％的氮；小于5.0％的鉬；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)；第二類是高鉻含鉬二聯(lián)不銹鋼，含有(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；3.1-7.8％的錳；26-29％的鉻；4.1-9.5％的鎳；0.08-0.345％的氮；小于5.0％的鉬；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)；第三類是含鎢二聯(lián)不銹鋼，含有(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-29％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；1.2-8％的鎢；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)；第四類是含鉬-鎢二聯(lián)不銹鋼，含有(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-27.8％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；小于0.5％的鉬；1.2-8％的鎢；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)，鉬和鎢的含量符合以下條件Mo+0.5W＝0.8-4.4％。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造二聯(lián)不銹鋼的方法，包括在1,050-1,250℃的溫度下固溶熱處理上述的二聯(lián)不銹鋼組合物。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種用于制造二聯(lián)不銹鋼的方法，包括以下步驟在溫度1,050-1,250℃下固溶熱處理上述的二聯(lián)不銹鋼組合物；熱加工，起始于溫度1,130-1,280℃，然后終止于大于1,000℃的溫度；然后以大于3℃/分鐘的冷卻速度在1,000至700℃的溫度范圍內(nèi)冷卻。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果銅含量被限制在0-1.0％并提高錳含量，可提高熱加工性。
基于這一事實(shí)，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了提高錳-鉬，錳-鎢和錳-鉬-鎢型二聯(lián)不銹鋼的熱加工性的方法并由此完成了本發(fā)明。
(1)錳與二聯(lián)不銹鋼熱加工性之間的關(guān)系美國(guó)專利4,657,606通過在二聯(lián)不銹鋼((23-27wt％)Cr-(4-7wt％)Ni-(2-4wt％)Mo-(1.1-3wt％)Cu)中加入5-7％的錳保證了室溫延展性。然而，沒有提及錳如何影響熱加工性(熱延展性)。通常，已知錳對(duì)二聯(lián)不銹鋼的熱加工性有不利的影響。
一般地說，室溫延展性和熱延展性是指示延展性的參數(shù)并且其具有相似的檢測(cè)類型。然而，如表1所示，斷面減少百分比是熱延展性的量度，而延伸率百分比是室溫延展性的量度，因此它們有不同的值。表1鋼 室溫延展性 熱延性(延伸率％)(斷面減少％，1050℃)Fe-(21-23wt％)Cr-(4.5-6.5wt％)Ni-(2.5-3.5wt％)Mo-(0.08-0.20wt％)N30％ 41％(SAF2205)Fe-25wt％Cr-7wt％Ni-4wt％Mo-1wt％W 6％ 58％-0.3wt％N-1.5wt％Si-1.5wt％Mn在試圖改進(jìn)二聯(lián)不銹鋼的熱加工性過程中，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)銅的加入量大于1.1％時(shí)，錳對(duì)含高錳二聯(lián)不銹鋼的熱加工性具有不利的影響，而如果銅含量降低至0-1.0％，錳可提高熱加工性。此外，他們注意到這一事實(shí)，即鉬和鎢影響錳的性能。
(2)含鉬(沒有鎢)二聯(lián)不銹鋼的熱加工性如

圖1所示，隨著錳加入量的增加，熱加工性(斷面減少)也提高，而不管合金的加入量和氮的濃度如何。合金加入量和氮濃度低的A型比B型能經(jīng)受更大的斷面減少。
圖2(a)表示在含低錳的二聯(lián)不銹鋼和含高錳的二聯(lián)不銹鋼中熱加工性(斷面減少)隨鉬加入量變化的曲線圖；隨著鉬加入量的減少，熱加工性提高。
也就是說，在含鉬二聯(lián)不銹鋼中，在鉬含量恒定的情況下，隨著錳含量的提高，熱加工性提高。同時(shí)，在錳含量恒定的情況下，隨著鉬含量的提高，熱加工性變差。因此，在含鉬二聯(lián)不銹鋼中通過調(diào)節(jié)錳和鉬兩組分間的平衡能夠更穩(wěn)定地獲得熱加工性。根據(jù)本發(fā)明，為了確保斷面減少在1,050℃大于50％，二聯(lián)不銹鋼應(yīng)該符合以下公式RA(％)＝44.37+9.806[％Mn]-3.08[％Mo]-0.76[％Mn][％Mo]≥50(3)含鎢二聯(lián)不銹鋼的熱加工性如表3所示，在含高錳二聯(lián)不銹鋼中，隨著鎢含量提高，熱加工性(斷面減少)提高，而在含低錳二聯(lián)不銹鋼中，隨著鎢含量提高，熱加工性降低。也就是說，在含高錳二聯(lián)不銹鋼中，鎢和錳在改進(jìn)熱加工性上具有協(xié)同效應(yīng)。鎢和錳的協(xié)同效應(yīng)也同樣地適于含鉬鎢二聯(lián)不銹鋼。
基于以上成果(1)、(2)、(3)完成了本發(fā)明。現(xiàn)在，將詳細(xì)描述本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼的組分和組合物。
碳(C)小于0.1％碳是強(qiáng)的生成碳化物的元素，它與碳化物形成元素例如鉻、鉬、鎢、鈮和釩結(jié)合，賦予材料高的硬度。然而，如果碳加入過量，它會(huì)在鐵氧體-奧氏體相邊界處以過量碳化物的形式析出，結(jié)果使耐腐蝕性降低。在本鋼種中，如果碳加入量大于0.1％，它容易在晶粒邊界處以粗糙的碳化鉻形式析出。結(jié)果，在晶粒邊界周圍鉻含量下降，由此降低了耐腐蝕性。因此，優(yōu)選將碳含量限制在小于0.1％。而且，為了使強(qiáng)度和耐腐蝕性最大化，碳含量應(yīng)該限制在小于0.03％。
硅(Si)0.05-2.2％硅可作為脫氧劑和提高鋼液的流動(dòng)性。為此目的，硅加入量必須至少為0.05％。然而，當(dāng)硅含量超過2.2％時(shí)，與沖擊韌性有關(guān)的機(jī)械性能急速地下降。
錳(Mn)2.1-7.8％在傳統(tǒng)的二聯(lián)不銹鋼中，錳在熱加工性方面被認(rèn)為是有害的。因此，錳的加入量在0.4-1.2％，僅只是用于調(diào)節(jié)脫氧，脫硫或熔化金屬的流動(dòng)性。相比之下，在本發(fā)明的鋼中，錳因其與鉬和鎢的協(xié)同作用可提高熱加工性而作為積極因素采用。此外，錳能夠替代昂貴的鎳，從經(jīng)濟(jì)角度考慮這是有利的。通常，人們知道錳的奧氏體相穩(wěn)定性是鎳的50％。出于這些因素，在本發(fā)明的鋼中，錳的加入量至少為2.1％。然而，如果錳含量超過7.8％，則在平板或鋼坯的熱加工期間平板或鋼坯的表面會(huì)嚴(yán)重地氧化。此外，因此而產(chǎn)生氧化皮使產(chǎn)率下降，并且氧化皮也難以除去。在以上限制范圍內(nèi)，錳提高了鑄造中的流動(dòng)性并因此適于鑄成薄的或復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的含鉬(沒有鎢)二聯(lián)不銹鋼中，當(dāng)鉻含量高達(dá)26-29％時(shí)，錳的下限優(yōu)選設(shè)在3.1％，以便控制鐵氧體相百分比的過度增加。
鎳(Ni)3.0-9.5％鎳是一種使奧氏體穩(wěn)定化的元素。在本發(fā)明的鋼中，因?yàn)殄i用來稍微穩(wěn)定奧氏體相，考慮到奧氏體穩(wěn)定劑和鐵素體穩(wěn)定劑之間的平衡，鎳含量?jī)?yōu)選限制在3.0-9.5％。在本發(fā)明的含鉬(沒有鎢)二聯(lián)不銹鋼中，優(yōu)選地，當(dāng)鉻含量為20-26％(26％除外)時(shí)，鎳含量設(shè)定在4.1-8.8％，而當(dāng)鉻含量為26-29％時(shí)，鎳含量設(shè)定在4.1-9.5％。
鉻(Cr)20-29％鉻是一種使鐵氧體穩(wěn)定化的元素。它是提高耐腐蝕性和建立由鐵氧體相和奧氏體相組成的二聯(lián)相結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵元素。如果鉻含量小于20％，則二聯(lián)不銹鋼不具有所需的耐腐蝕性。另一方面，如果鉻超過29％，會(huì)促進(jìn)σ相的形成和增加脆性。此外，在475℃附近會(huì)出現(xiàn)低溫脆性。
氮(N)0.08-0.5％氮是一種很強(qiáng)的使奧氏體穩(wěn)定化的元素并且其與錳相似地減少了昂貴的鎳的使用。此外，氮對(duì)于提高耐點(diǎn)蝕性和耐腐蝕性是有效的。通常，將0.02％的氮作為雜質(zhì)加入到不銹鋼材料中。但是，出于以上目的，氮的加入量應(yīng)該至少為0.08％。然而，如果氮含量超過0.5％，則耐腐蝕性雖增加，但是在鑄錠或連續(xù)鑄造期間可能出現(xiàn)例如氣孔等鑄造缺陷，由此降低了鋼的質(zhì)量。同時(shí)，在本發(fā)明的含鉬(沒有鎢)二聯(lián)不銹鋼中，如果氮含量超過0.345％，熱加工性會(huì)降低。
對(duì)于以上限定的組分，鉬和鎢是單獨(dú)地或結(jié)合地加入的。
鉬(Mo)小于5.0％鉬是一種使鐵氧體穩(wěn)定化的元素并且是提高耐腐蝕性的元素。特別是，鉬在某些酸性條件下提高了關(guān)鍵的耐腐蝕性。然而，如果鉬含量超過5.0％，可能在鑄造或熱加工期間會(huì)導(dǎo)致形成σ相，從而使強(qiáng)度和韌性急速地下降。如果要求有較高的耐腐蝕性，則鉬含量?jī)?yōu)選設(shè)在大于1.0％。
在本發(fā)明的含鉬(沒有鎢)二聯(lián)不銹鋼中，應(yīng)該考慮錳和鉬兩組分的平衡，以更可靠地確保熱加工性。為了確保在1,050℃的斷面減少大于50％，從圖2可知，二聯(lián)不銹鋼應(yīng)該符合以下通式RA(％)＝44.37+9.806[％Mn]-3.08[％Mo]-0.76[％Mn][％Mo]≥50鎢(W)1.2-8％鎢是一種使鐵氧體穩(wěn)定化的元素并且是提高耐腐蝕性的元素。特別是，鎢在某些酸性條件下提高了關(guān)鍵的耐腐蝕性。此外，在含高錳二聯(lián)不銹鋼中鎢提高了熱加工性。然而，如果鎢含量小于1.2％，則上述的效果變得不足，而如果鎢含量超過8％，則可能導(dǎo)致在鑄造或熱加工期間形成σ相，從而使強(qiáng)度和韌性急速地下降。鎢的上限比鉬上限更高的原因是鎢的較重的原子量使其難以擴(kuò)散，從而在這種較高的鎢含量下遲緩了σ相的形成。并且，在鎢以與鉬相同的重量比加入的情況下，鎢與鉬的原子比相當(dāng)于約1-2。因此將鎢的加入量減半能給出相同的效果。因此，在這里鐵氧體相和奧氏體相的平衡百分比并不重要。考慮到以上方面，當(dāng)鉬和鎢是組合地加入時(shí)，它們的含量應(yīng)該符合以下關(guān)系式Mo+0.5W＝0.8-4.4％，以便確保更好的耐腐蝕性。
磷，硫和氧是作為雜質(zhì)加入到本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼中的。它們的含量應(yīng)該優(yōu)選減到最少。
磷(P)小于0.03％因?yàn)榱自诰Я＿吔缁蛳噙吔缣幬龀?，從而使腐蝕敏感性增加和韌性降低，因此它的加入量必須盡可能地少。然而，如果磷含量太低，冶煉費(fèi)用將變得過高。因此，優(yōu)選將磷限制在小于0.03％。
硫(S)小于0.03％硫降低熱加工性或形成MnS，從而降低了耐腐蝕性。因此，優(yōu)選將硫含量限制在盡可能低的范圍，即小于0.03％。特別是，為了獲得更高的耐腐蝕性，優(yōu)選將硫限制在小于0.003％。
氧(O)小于0.025％氧形成一種氧化物型非金屬夾雜物，降低了鋼的純度。因?yàn)檠鯇?duì)可彎曲性和可壓鑄性有不利的影響，所以優(yōu)選盡可能低地限制氧含量。因此，氧的上限是0.025％。
在本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼中，耐腐蝕性將極大地受到元素鉻、鉬、鎢和氮的影響。耐腐蝕性用PREN(抗點(diǎn)蝕性等效值)來描述。如果PREN在35以上，則這種鋼被認(rèn)為具有高耐腐蝕性，而如果是小于35，則被認(rèn)為具有低耐腐蝕性。
PREN＝％Cr+3.3(％Mo+0.5％W)+30％N為了更好地提高具有以上組合物的本發(fā)明鋼的耐腐蝕性和熱加工性，可以進(jìn)一步加入例如銅、鈣、硼、鎂、鋁、鈰、鈮、釩、鋯、鈦和鉭等合金元素。
銅(Cu)小于1.0％銅是一種使奧氏體穩(wěn)定化的元素。銅形成保護(hù)層，提高耐腐蝕性，并且以銅復(fù)合物微粒形式析出提高了強(qiáng)度。然而，如果銅含量超過1.0％，則熱加工性將顯著地降低。
選自鈮、釩、鋯、鈦和鉭的一種元素或兩種以上元素。鈮、釩和鋯分別形成Nb(CN)，V4(CN)3和Zr(CN)碳化物?？梢詫⑺鼈兗尤胍钥刂沏t型碳化物的形成(M23C6)，從而阻止在晶粒邊界處產(chǎn)生腐蝕。除了以上作用，它們通過固溶強(qiáng)化和微粒增強(qiáng)提高了強(qiáng)度。然而，如果鈮和釩之中每一個(gè)的含量超過0.4％或如果鋯含量超過1.0％，會(huì)粗糙地形成以上碳化物，導(dǎo)致韌性和延展性的下降。加入鈦和鉭是為了控制在晶粒邊界處的腐蝕敏感性或有效地增加強(qiáng)度。為此目的，鈦和鉭中間每一個(gè)的加入量應(yīng)該小于0.4％。
一種元素或兩種以上的元素選自鈣、硼、鎂、鋁和鈰。當(dāng)鈣、硼和鎂中間每一個(gè)的加入量是0.001-0.01％，或鈰的加入量小于0.18％時(shí)，可以獲得良好的熱加工性。如果鈣、硼和鎂中間每一個(gè)的含量小于0.001％，則添加效果是不顯著的，而如果它超過0.01％，則很難注入鋼液中，并且看不到添加的效果。具體說，鈣和硼形成粗糙的氧化物夾雜物或硼化物，從而降低了熱加工性。如果鈰含量超過0.18％，粗糙的氧化物廣泛分布，從而降低熱加工性。如果鋁的加入量為0.001-0.05％，則脫氧作用加速，從而得到的鑄型制品更純化并且提高了熱加工性。然而，如果鋁含量超過0.05％，在含高氮二聯(lián)不銹鋼例如本發(fā)明的鋼中形成AlN，因此降低了韌性。此外，固體可溶性氮的含量減少并且因此，耐腐蝕性下降。
具有上述組合物的鋼可以通過鑄造制成鑄型制品，或通過熱加工例如鍛造，軋制和擠壓制成成品形式例如平板、線材、條鋼和管材。此外，本發(fā)明的鋼可用作表面硬化材料(線材)，它適于提高普通碳素鋼表面的物理性能。
在將這種鋼制成鑄型制品或成品形式中，為了消除σ相、析出物或形變結(jié)構(gòu)，可以在1,050-1,250℃的溫度下進(jìn)行固溶熱處理。如果溫度低于1,050℃，則σ相容易形成并且因此耐腐蝕性降低。另一方面，如果溫度超過1,250℃，則奧氏體相的百分比過度提高，由此強(qiáng)度降低和熱處理費(fèi)用極大地增加。此外，固溶熱處理能夠消除對(duì)二聯(lián)不銹鋼的耐腐蝕性有不利影響的結(jié)構(gòu)，并且因此進(jìn)一步增加了耐腐蝕性。
具體說，當(dāng)這種鋼制成成品形式(平板、線材和條鋼)時(shí)，在固溶熱處理之后進(jìn)行熱加工。優(yōu)選地，熱加工起始溫度為1,130-1,280℃且終止溫度大于1000℃。從圖4可以看到，溫度在1,130-1,280℃時(shí)斷面減少最大，并且熱加工的終止溫度優(yōu)選大于1,000℃。熱加工之后的冷卻優(yōu)選以大于3℃/分鐘的冷卻速度在1,000-700℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。如果在上述的溫度范圍內(nèi)冷卻速度低于3℃/分鐘，則主要包括σ相的析出物會(huì)增加。
給出以下實(shí)施例僅作為對(duì)本發(fā)明的說明，并不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
表2化學(xué)組成(wt％)鋼 C Si Mn Cr W Mo Ni N Cu V Nb Ti Ta本發(fā)明1 0.0270.84.2 22.55.0-4.30.22-本發(fā)明2 0.0300.84.6 21.34.50.554.30.230.45本發(fā)明3 0.0290.94.8 23.54.80.584.50.200.48本發(fā)明4 0.0320.84.6 27.13.50.464.80.200.51本發(fā)明5 0.0280.84.7 24.94.70.454.40.140.50本發(fā)明6 0.0350.84.6 25.44.60.494.30.180.46本發(fā)明7 0.0310.84.5 24.84.60.574.40.220.49本發(fā)明8 0.0300.84.5 25.12.00.443.90.210.48本發(fā)明9 0.0320.85.0 21.96.10.454.30.230.47 0.1本發(fā)明100.0330.84.6 26.54.50.464.70.210.480.10.10.05-對(duì)比1 0.0280.60.8 17.2 - 2.5012.2 0.02對(duì)比2 0.0750.60.8 17.1 - 2.4512.1 0.02
表3鋼屈服強(qiáng)度(Mpa)延伸率(％)腐蝕速度(毫米/年)本發(fā)明1 560 32.0 0.196本發(fā)明2 575 30.1 0.228本發(fā)明3 596 29.7 0.206本發(fā)明4 580 29.2 0.105本發(fā)明5 700 12.6 0.212本發(fā)明6 678 13.4 0.124本發(fā)明7 649 19.0 0.082本發(fā)明8 605 32.0 0.244本發(fā)明9 635 26.4 0.089對(duì)比1 220 55.0 0.617對(duì)比2 290 52.0 0.702從表3可以看出，奧氏體不銹鋼(對(duì)比1和2)，其最廣泛地用于工業(yè)領(lǐng)域，具有約220-290 MPa的屈服強(qiáng)度且室溫延展性大于50％。相比之下，本發(fā)明的鋼具有575-700 MPa的屈服強(qiáng)度，是對(duì)比例鋼的2倍以上，而且有良好的室溫延展性，為12-32％。
測(cè)量在10％FeCl3·6H2O溶液中腐蝕的重量損失的結(jié)果表明，對(duì)比例鋼全部嚴(yán)重地腐蝕，為0.617-0.702毫米/年。然而，本發(fā)明鋼的腐蝕速度為0.082-0.244毫米/年。也就是說，本發(fā)明鋼的耐腐蝕性比對(duì)比例鋼好3至9倍。由以上結(jié)果能夠看出，本發(fā)明鋼兼具有增加的強(qiáng)度和提高的耐腐蝕性。
表4鋼熱處理?xiàng)l件 屈服強(qiáng)度延伸率(％) 腐蝕速度(毫米/年)(Mpa)對(duì)比例 鑄造狀態(tài) 606 14.8 0.285對(duì)比例950℃/2小時(shí) 641 13.2 0.325本發(fā)明1,150℃/2小時(shí) 659 20.2 0.067本發(fā)明1,250℃/2小時(shí) 649 19.0 0.082如表4所示，經(jīng)固溶熱處理的本發(fā)明鋼比處在鑄造狀態(tài)的對(duì)比例鋼具有更高的室溫延展性以及優(yōu)越的耐腐蝕性。
因此，本發(fā)明鋼相對(duì)于傳統(tǒng)鋼例如304或316型奧氏體不銹鋼具有相同或更優(yōu)越的耐腐蝕性，并且具有良好的強(qiáng)度。因此，本發(fā)明鋼能夠延長(zhǎng)化工設(shè)備、發(fā)電廠和海上的有關(guān)設(shè)備的使用壽命并使工作效率提高。
表5化學(xué)組成(wt％)鋼C Si Mn Cr W Mo Ni N CuVNb TiTa本發(fā)明10.0300.813.78 25.225.10 - 5.010.300.5本發(fā)明20.0180.804.08 24.974.350.454.690.270.5本發(fā)明30.0320.824.64 24.964.500.484.570.270.5本發(fā)明40.0490.814.80 24.804.520.564.400.270.5本發(fā)明50.0920.804.61 24.964.640.484.370.290.5本發(fā)明60.0320.864.80 23.454.810.584.520.300.5本發(fā)明70.0320.784.60 27.084.610.464.500.320.5本發(fā)明80.0330.774.50 29.104.560.444.400.320.5本發(fā)明90.0350.814.50 24.904.510.444.420.360.5本發(fā)明10 0.0360.814.49 24.954.620.454.430.450.5本發(fā)明11 0.0320.804.48 24.976.090.454.330.300.5 0.1本發(fā)明12 0.0310.784.58 25.024.390.464.380.320.5 0.1 0.1 0.05對(duì)比1 0.0280.600.80 17.20 - 2.5012.20.02對(duì)比2 0.0750.600.80 17.20 - 2.4512.10.02對(duì)比3 0.0300.794.63 25.434.600.494.350.18對(duì)比4 0.0310.814.45 24.554.520.374.400.22對(duì)比5 0.0300.804.50 25.142.030.444.460.26對(duì)比6 0.0300.804.62 21.304.590.554.300.24
表6鋼 屈服強(qiáng)度(Mpa)延伸率(％) 腐蝕速度(毫米/年)本發(fā)明155023.0 0.022本發(fā)明252121.1 0.037本發(fā)明363020.0 0.057本發(fā)明468917.5 0.052本發(fā)明565518.0 0.026本發(fā)明662030.0 0.005本發(fā)明769019.3 0.038本發(fā)明873018.7 0.028本發(fā)明962032.0 0.043本發(fā)明10 55534.5 0.013本發(fā)明11 66324.4 0.021本發(fā)明12 65725.4 0.031對(duì)比1 22055.0 0.617對(duì)比2 29052.0 0.702對(duì)比3 6808.60.195對(duì)比4 64918.9 0.121對(duì)比5 60027.2 0.198對(duì)比6 56529.5 0.205從表6可以看出，奧氏體不銹鋼(對(duì)比例1和2)，其最廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，具有屈服強(qiáng)度約220-290MPa，室溫延展性大于50％。相比之下，本發(fā)明的鋼具有520-730MPa的屈服強(qiáng)度，比對(duì)比例鋼高2倍，而且有良好的室溫延展性，為17.5-34.5％。
測(cè)量在10％FeCl3·6H2O溶液中腐蝕的重量損失的結(jié)果表明，對(duì)比例鋼1和2嚴(yán)重地腐蝕，為0.617-0.702毫米/年。然而，本發(fā)明鋼的腐蝕速度為0.005-0.057毫米/年。也就是說，本發(fā)明鋼的耐腐蝕性是對(duì)比例鋼的10至100倍。由以上結(jié)果能夠看出，本發(fā)明鋼兼具有增加的強(qiáng)度和提高的耐腐蝕性。
對(duì)比例鋼3和4，其含氮量低于本發(fā)明鋼，具有較差的腐蝕速度0.121-0.195毫米/年。也就是說，對(duì)比例鋼3和4的耐腐蝕性是本發(fā)明鋼的1/3至1/24。對(duì)比例鋼5和6，其中鎢或鉻的含量低，其耐腐蝕性僅為本發(fā)明鋼的1/4至1/40。雖然對(duì)比例鋼3至6在屈服強(qiáng)度和延伸率方面與本發(fā)明鋼相等，但由于它們的低耐腐蝕性，使得它們不能應(yīng)用于要求高耐腐蝕性的結(jié)構(gòu)部件。
因此，本發(fā)明鋼相對(duì)于傳統(tǒng)鋼例如304或316型奧氏體不銹鋼，或SAP 2205，具有優(yōu)越的耐腐蝕性，并且具有良好的屈服強(qiáng)度。因此，本發(fā)明鋼能夠延長(zhǎng)化工設(shè)備、發(fā)電廠和海上的有關(guān)設(shè)備的使用壽命并使工作效率提高。
在進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)中，鑄錠或樣品在前面所述的條件下進(jìn)行固溶熱處理然后用水冷卻。以在室溫下在10％FeCl3·6H2O溶液中放72小時(shí)后的樣品重量損失作為耐腐蝕性的量度。每個(gè)測(cè)試鋼樣的腐蝕速度匯總成下表7。同時(shí)，將樣品制成10毫米直徑×120毫米長(zhǎng)度的呈條鋼形式的拉伸樣品，然后通過在1050℃通過局部加熱進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)。然后，通過測(cè)量斷面減少研究其熱加工性。使用由固溶熱處理獲得的樣品進(jìn)行熱加工性研究的原因是通常鑄錠在鑄成后進(jìn)行固溶熱處理，然后立即進(jìn)行熱加工。與固溶熱處理鋼相比較，在熱加工后本發(fā)明鋼的屈服強(qiáng)度和熱加工性顯著地提高。這是因?yàn)槿绻摻?jīng)過熱加工處理，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更精細(xì)。使用計(jì)量長(zhǎng)度大于25毫米，橫截面為3毫米厚×5毫米寬的板型拉伸樣品分別地進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)。
表7化學(xué)組成(wt％) 熱加 腐蝕 屈服工性 速度 強(qiáng)度鋼 C Si Mn Cr W Mo Ni Cu N 其他(％) (毫米/ (MPa)年)樣品10.0220.40.7723.1 - 3.275.53 - 0.15 - 41 0.352 545×樣品20.0220.40.7923.0 - 3.158.40 - 0.15 - 27- 410×樣品30.0310.80.9825.2 - 4.106.86 - 0.26 - 38 0.016605×樣品40.0350.81.0025.7 - 3.205.601.800.20 - 46 0.032680×樣品50.0350.80.9921.9 - 5.017.18 - 0.24 - 35 0.022545×樣品60.0270.64.1523.0 - 3.125.45 - 0.15 - 66 0.315550○樣品70.0250.64.5222.9 - 3.108.47 - 0.15 - 58- 415○樣品80.0230.52.4123.0 - 3.028.72 - 0.16 0.0035Ca 57- 408○0.0042B樣品90.0220.52.5322.9 - 3.058.60 - 0.16 0.0035Mg 57- 495○0.0034B樣品10 0.0250.52.6323.0 - 3.128.68 - 0.16 0.0022Mg 67- 488○樣品11 0.0220.43.5223.0 - 3.108.63 - 0.16 0.0043B55- 445○樣品12 0.0260.63.0525.2 - 4.157.05 - 0.30 - 54- 540○樣品13 0.0620.80.9424.45.21- 6.190.460.29 - 35 0.023 560×樣品14 0.0280.84.5224.26.02- 4.75 - 0.26 - 66 0.022 612○樣品15 0.0220.40.8022.72.51 1.495.54 - 0.16 - 49- 490×樣品16 0.0230.40.8122.72.55 1.488.88 - 0.15 - 37- 410×樣品17 0.0320.80.9424.43.51 0.767.190.460.29 - 35 0.023 545×樣品18 0.0320.80.9824.63.30 2.676.901.330.29 - 21 0.015 640×樣品190.0320.80.9624.92.093.097.100.450.27 -450.021642×樣品200.0180.84.0825.04.350.454.690.480.27 -650.118521○樣品210.0320.84.6425.04.300.484.570.490.27 -610.177630○樣品220.0490.84.8024.84.520.564.400.480.27 -550.082689○樣品230.0920.84.6125.04.640.484.370.490.29 -580.036655○樣品240.0300.84.6221.33.590.554.300.490.24 -550.077575○樣品250.0320.94.8023.54.810.584.520.490.30 -540.007596○樣品260.0320.84.6027.14.610.464.500.480.32 -630.009580○樣品270.0300.84.4524.94.620.494.400.500.18 -780.346678○樣品280.0310.84.6325.44.600.574.350.490.22 -670.082649○樣品290.0220.63.1023.54.520.724.510.480.21 -630.092632○樣品300.0250.72.3123.55.010.654.520.470.23 -580.095650○樣品310.0350.84.5024.94.510.444.420.470.36 -520.043620○樣品320.0360.84.4925.04.620.454.430.470.45 -500.017555○樣品330.0300.84.5025.12.030.444.460.470.26 -570.363605○樣品340.0320.84.4825.06.090.454.330.450.30 -680.006635○0.0021Mg樣品350.0300.64.4623.24.300.474.290.490.34 55 - 560○0.0034B樣品360.0300.82.5125.03.600.837.030.520.230.67Zr620.020610○樣品370.0430.52.3724.03.700.806.630.470.310.12V 610.018530○樣品380.0310.82.4925.23.520.806.950.510.300.13Nb600.022600○樣品390.0290.82.5425.13.410.797.010.510.170.29Ti760.019630○樣品400.0280.74.5124.64.520.454.52 - 0.230.05Ta69 - 657○樣品410.0270.84.3524.34.610.494.57 - 0.230.01Ce70 - 645○0.005Al316L 0.0280.60.8017.2-2.5012.2- 0.043 - - 0.617220×316 0.0750.60.8017.1-2.4512.1- 0.020 - - 0.702290×304 0.0300.81.0019.3- - 10.7- 0.033 68 7.065289×傳統(tǒng)例10.0300.85.2525.2-2.516.152.810.28 28 0.105455×傳統(tǒng)例20.0280.80.9925.0-4.086.99- 0.31 34 0.016610×○本發(fā)明鋼，×對(duì)比例鋼在所有的樣品中，硫和磷中每一種的含量限定為小于0.03％，氧的含量限定為小于0.025％。
在表7中，316L、316和304鋼是奧氏體型不銹鋼，其在工業(yè)領(lǐng)域有最廣泛的應(yīng)用，具有屈服強(qiáng)度約220-290MPa。相比之下，本發(fā)明的鋼在屈服強(qiáng)度方面比這些奧氏體型不銹鋼高120-400Mpa。316L、316和304鋼的腐蝕速度范圍從0.617至7.065毫米/年。相比之下，本發(fā)明的鋼的腐蝕速度范圍從0.007至0.363毫米/年，顯示出良好的耐腐蝕性。
樣品1-5是傳統(tǒng)的含鉬(沒有鎢)商用二聯(lián)不銹鋼，其表現(xiàn)出與本發(fā)明鋼幾乎相同的屈服強(qiáng)度和耐腐蝕性。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但它們的嚴(yán)重問題在于熱加工性很低，因此缺陷比例很高，特別是在Ginger軋鋼機(jī)中。樣品1-5的熱加工性(斷面減少)范圍從27-46％，是很差的值。然而，具有本發(fā)明的錳含量的本發(fā)明鋼具有52-66％的熱加工性(斷面減少)，即與樣品1-5相比較熱加工性提高大于50％。
在含鎢(沒有鉬)二聯(lián)不銹鋼中也得到上述類似結(jié)果。樣品13是含鎢(沒有鉬)二聯(lián)不銹鋼。由于錳含量低，它表現(xiàn)出很低的熱加工性，即，約35％。樣品14，其中錳含量是4.52wt％，具有66％的斷面減少，與樣品13相比較提高斷面減少達(dá)88％。
在含鉬-鎢二聯(lián)不銹鋼中也得到上述類似結(jié)果。樣品15-19是傳統(tǒng)的商用鋼，它們的熱加工性很差，為21-49％。然而，本發(fā)明與之相對(duì)應(yīng)的鋼，具有根據(jù)本發(fā)明的錳含量，提高斷面減少值達(dá)到50-78％。具體地，樣品15，其合金添加量和氮含量較低，斷面減少為49％，但它在含低錳、含鉬-鎢二聯(lián)不銹鋼對(duì)比例中是斷面減少值最高的。同時(shí)，在本發(fā)明與之對(duì)應(yīng)的鋼中，樣品27，其具有較高的錳含量，斷面減少為78％，比樣品15高約59％。樣品18，其合金添加量和含氮量較高，斷面減少為21％，是最差的數(shù)值。然而，樣品34，其具有與樣品18類似的組成，斷面減少為68％，即與樣品18相比較提高熱加工性約3倍以上。
圖1表示在各種二聯(lián)不銹鋼中錳含量對(duì)熱加工性的影響。相對(duì)于傳統(tǒng)的含低錳商用不銹鋼，本發(fā)明的鋼表現(xiàn)出顯著提高的熱加工性。在圖1中A型(樣品1、4、6、27等)是一組合金添加量和含氮量較低的合金，B型(樣品5、17、12、34等)是合金添加量和含氮量較高的另一組合金。從圖1中可以看出，不管合金添加量和含氮量如何，隨著錳含量提高，熱加工性逐漸地提高。這一結(jié)果是與隨著錳含量提高熱加工性降低的一般觀念全然相對(duì)立的。
圖2(a)表示在含低錳二聯(lián)不銹鋼和含高錳二聯(lián)不銹鋼(樣品1-12)中鉬對(duì)熱加工性的影響。它直接表明了這一事實(shí)隨著錳含量提高，熱加工性提高。如圖2(a)所示，不管錳含量如何，隨著鉬含量提高，熱加工性降低。圖2(b)表示在含鉬二聯(lián)不銹鋼中，在鉬含量恒定的情況下，隨著錳含量的提高，熱加工性提高。
圖3表示在含鎢或含鎢-鉬二聯(lián)不銹鋼(樣品13-41)中隨鎢或鎢-鉬含量而變化的熱加工性。圖3支持了圖1的結(jié)論，即隨著錳含量提高，熱加工性提高。對(duì)于傳統(tǒng)的含1％錳的鋼，隨著鎢或鎢-鉬含量的提高，熱加工性持續(xù)地下降，而對(duì)于本發(fā)明的含高錳鋼，隨著鎢或鎢-鉬含量的提高，熱加工性持續(xù)地增加。因此，在本發(fā)明的鋼中，當(dāng)錳和鎢組合地加入時(shí)，即使在高合金添加量的情況下熱加工性也進(jìn)一步提高。
同時(shí)，在含鉬，或含鎢-鉬鋼中，當(dāng)銅含量超過1％時(shí)，熱加工性很差，這從樣品4和18以及傳統(tǒng)鋼1(美國(guó)專利4,657,606)可以看出。因此，添加過量的銅顯著地降低了熱加工性。
從表8可以看出，其強(qiáng)度良好，耐腐蝕性、延展性和沖擊韌性都有提高。
表8處理?xiàng)l件 屈服強(qiáng)度延伸率沖擊能 腐蝕速度(MPa) (％) (J)(毫米/年)鑄造狀態(tài) 606 14.8 11.60.2251,100℃/2小時(shí)662 19.8 185.0 -1,150℃/2小時(shí)659 20.2 - 0.0671,200℃/2小時(shí)649 19.0 96.00.082
如圖4所示，能夠看出本發(fā)明鋼的熱加工性超過對(duì)比例鋼。本發(fā)明鋼(樣品28)呈現(xiàn)斷面減少為90-99.52％，而對(duì)比例鋼(樣品17)呈現(xiàn)斷面減少為55-83％。因此，必須不可避免地向?qū)Ρ壤撌┘颖缺景l(fā)明鋼更高的溫度。也就是說，為了充分地?zé)峒庸?duì)比例鋼，加工溫度必須提高。因此，存在能源過多消耗以及熱加工性低的問題，導(dǎo)致缺陷比例增加。本發(fā)明鋼的熱加工可以起始于較低的溫度。雖然本發(fā)明鋼的熱加工性優(yōu)于對(duì)比例鋼，但它降低至1000℃以下。因此，本發(fā)明鋼的熱加工必須在1000℃以上終止。
同時(shí)，對(duì)樣品28測(cè)量在1000-700℃溫度范圍內(nèi)在各種冷卻速度下形成的析出物(主要是σ相)的量。然后，將樣品28從700℃空氣冷卻至室溫。這些定量結(jié)果示于表9中。如表9所示，在1℃/分鐘的冷卻速度下形成的析出物為6.5％，在5℃/分鐘的冷卻速度下形成的析出物為0.8％，在50℃/分鐘下幾乎沒有析出物形成。在形成析出物(主要是σ相)的情況下，鋼的韌性急劇地惡化。其結(jié)果是，在冷卻期間容易形成內(nèi)部裂縫并且在不銹鋼制品中的耐腐蝕性和冷加工性降低。通常，優(yōu)選將析出物的量限制在低于2％。
表9冷卻速度1℃/分鐘 5℃/分鐘 50℃/分鐘 100℃/分鐘析出物量 6.50.8 0 0(％)
本發(fā)明鋼(樣品29)由于錳含量高而具有良好的可鑄性。與傳統(tǒng)的二聯(lián)不銹鋼相比較，本發(fā)明鋼的優(yōu)點(diǎn)在于在軟鋼坯或鑄錠內(nèi)部存在的裂縫減少。如圖5(a)所示，對(duì)于傳統(tǒng)鋼2，雖然在錠模的頂部安上了熱的上套管以避免在鑄錠中形成收縮空洞，但最后形成的收縮坑洞仍占整個(gè)扁鋼錠的65％。相比之下，對(duì)于本發(fā)明鋼(樣品29，見圖5(b))，形成的收縮空洞僅為整個(gè)扁鋼錠的15％。因此，本發(fā)明的含高錳鋼能使鑄件的缺陷減少。工業(yè)實(shí)用性通過上述可知，本發(fā)明提供了一種二聯(lián)不銹鋼，其相對(duì)于304或316型奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、強(qiáng)度和熱加工性。本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼的可鑄性良好，因此可以容易地鑄成薄的產(chǎn)品或復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。特別地，由于本發(fā)明二聯(lián)不銹鋼的較高熱加工性，其可制成包括平板、線材、條鋼、管材等形式的成品。
雖然出于說明性的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但該領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以進(jìn)行各種修改、添加和替換而不偏離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種具有良好熱加工性的高錳二聯(lián)不銹鋼，包括(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-29％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；小于5.0％的鉬和1.2-8％的鎢，單獨(dú)地或復(fù)合地；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其為低鉻含鉬二聯(lián)不銹鋼，包括(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-26％的鉻(26％除外)；4.1-8.8％的鎳；0.08-0.345％的氮；小于5.0％的鉬；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
3.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其為高鉻含鉬二聯(lián)不銹鋼，包括(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；3.1-7.8％的錳；26-29％的鉻；4.1-9.5％的鎳；0.08-0.345％的氮；小于5.0％的鉬；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
4.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其為含鎢二聯(lián)不銹鋼，包括(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-29％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；1.2-8％的鎢；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
5.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其為含鉬-鎢二聯(lián)不銹鋼，包括(以重量百分比計(jì))小于0.1％的碳；0.05-2.2％的硅；2.1-7.8％的錳；20-27.8％的鉻；3.0-9.5％的鎳；0.08-0.5％的氮；小于0.5％的鉬；1.2-8％的鎢；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)，鉬和鎢的含量符合以下條件Mo+0.5W＝0.8-4.4％。
6.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其中鉬含量為1.0-5.0％。
7.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其中鉬和錳的含量符合以下通式44.37+9.806[％Mn]-3.08[％Mo]-0.76[％Mn][％Mo]≥50。
8.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其中鉻、鉬、鎢和氮的含量符合以下通式PREN＝％Cr+3.3(％Mo+0.5％W)+30％N≥35。
9.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其中碳含量低于0.03％。
10.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其還包括選自低于0.4％的鈮；低于0.4％的釩；低于1.0％的鋯；低于0.4％的鈦；和低于0.4％的鉭的一種元素或兩種以上的元素。
11.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其還包括低于1.0％的銅。
12.權(quán)利要求1的高錳二聯(lián)不銹鋼，其還包括選自低于0.18％的鈰；0.001-0.01％的鈣；0.001-0.01％的硼；0.001-0.01％的鎂；和0.001-0.05％的鋁的一種或兩種元素。
13.一種制造高錳二聯(lián)不銹鋼的方法，包括在1,050-1,250℃的溫度下固溶熱處理權(quán)利要求1的二聯(lián)不銹鋼。
14.權(quán)利要求13的方法，其包括以下步驟在溫度1,050-1,250℃下固溶熱處理權(quán)利要求1的二聯(lián)不銹鋼；熱加工，起始于溫度1,130-1,280℃，然后終止于大于1,000℃的溫度；然后以大于3℃/分鐘的冷卻速度在1,000至700℃的溫度范圍內(nèi)冷卻。
15.權(quán)利要求13的方法，其中鉬含量為1.0-5.0％。
16.權(quán)利要求13的方法，其中鉬和錳的含量符合以下通式44.37+9.806[％Mn]-3.08[％Mo]-0.76[％Mn][％Mo]≥50。
17.權(quán)利要求1 3的方法，其中鉻、鉬、鎢和氮的含量符合以下通式PREN＝％Cr+3.3(％Mo+0.5％W)+30％N≥35。
18.權(quán)利要求13的方法，其中碳含量低于0.03％。
19.權(quán)利要求13的方法，其中所述鋼還包括選自低于0.4％的鈮；低于0.4％的釩；低于1.0％的鋯；低于0.4％的鈦；和低于0.4％的鉭的一種元素或兩種以上的元素。
20.權(quán)利要求13的方法，其中所述鋼還包括低于1.0％的銅。
21.權(quán)利要求13的方法，其中所述鋼還包括選自低于0.18％的鈰；0.001-0.01％的鈣；0.001-0.01％的硼；0.001-0.01％的鎂；和0.001-0.05％的鋁的一種或兩種元素。
全文摘要
一種具有改進(jìn)熱加工性的二聯(lián)不銹鋼，可用于需要兼有強(qiáng)度和耐腐蝕性的結(jié)構(gòu)部件。本發(fā)明基于如下研究成果如果銅含量被限制在0－1.0％并提高錳含量，則可提高熱加工性。而且，本發(fā)明集中于這一事實(shí)錳與鉬和鎢的協(xié)同作用可提高熱加工性。本發(fā)明公開了一種具有良好熱加工性的高錳二聯(lián)不銹鋼，包括(按重量百分比)小于0.1％的碳；0.05－2.2％的硅；2.1－7.8％的錳；20－29％的鉻；3.0－9.5％的鎳；0.08－0.5％的氮；小于5.0％的鉬和1.2－8％的鎢，單獨(dú)地或復(fù)合地；其余的為鐵和不可避免的雜質(zhì)；以及一種制造該二聯(lián)不銹鋼的方法，包括以下步驟按照權(quán)利要求1所述在溫度1,050－1,250℃下固溶熱處理二聯(lián)不銹鋼組合物；熱加工，起始于溫度1,130－1,280℃，然后終止于大于1,000℃的溫度；然后以大于3℃/分鐘的冷卻速度在1,000－700℃的溫度范圍內(nèi)冷卻。本發(fā)明的二聯(lián)不銹鋼經(jīng)固溶熱處理以后，在1050℃的斷面減少大于50％，并具有大于400MPa的屈服強(qiáng)度，腐蝕速度小于0.36毫米/年。
文檔編號(hào)C21D6/00GK1462318SQ02801446
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者鄭載榮, 馬奉烈 申請(qǐng)人:浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院