一種消除馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶中δ鐵素體的鑄軋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消除馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶中δ鐵素體的鑄軋方法。
【背景技術(shù)】
[0002]馬氏體不銹鋼是一類可以通過熱處理(淬火、回火)對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)整的不銹鋼。根據(jù)鋼中合金元素的差別，可將馬氏體不銹鋼區(qū)分為馬氏體鉻不銹鋼和馬氏體鉻鎳不銹鋼兩大類型。其中，根據(jù)鋼中組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同，馬氏體鉻鎳不銹鋼又可分為普通馬氏體鉻鎳不銹鋼、馬氏體及半奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼。馬氏體時(shí)效不銹鋼是在馬氏體沉淀硬化不銹鋼基礎(chǔ)上參照馬氏體時(shí)效鋼的特點(diǎn)而發(fā)展的一種超低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼。它們除了具有馬氏體沉淀硬化不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)外，由于系在超低碳馬氏體基體上析出第二相，不僅強(qiáng)度高，屈強(qiáng)比高、而且韌性、斷裂韌性均佳。同時(shí)，其彈性性能優(yōu)異、耐蝕性和熱穩(wěn)定性好、熱處理規(guī)范簡(jiǎn)便、加工成型性及焊接性能優(yōu)良。因此，馬氏體時(shí)效不銹鋼正逐步代替沉淀硬化不銹鋼等高強(qiáng)度不銹鋼，成為超高強(qiáng)度不銹鋼中最具有發(fā)展前途的鋼種之一，在航空、航天、電力、石油、化工、機(jī)械制造、醫(yī)用器材等重要領(lǐng)域有著廣泛而迫切的應(yīng)用需求。
[0003]馬氏體時(shí)效不銹鋼是由低碳馬氏體相變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化兩種強(qiáng)化效應(yīng)疊加而強(qiáng)化的高強(qiáng)度不銹鋼，即是以Ni為主要合金元素形成柔韌的馬氏體基體，通過Cu、N1、T1、Al、Mo等強(qiáng)化合金元素在時(shí)效處理時(shí)從馬氏體基體中析出金屬間化合物作為第二相質(zhì)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。在馬氏體時(shí)效不銹鋼的合金元素中含有較多鐵素體形成元素，如Cr、Mo、Ti等。在傳統(tǒng)的冶煉、澆注過程中，由于難以避免枝晶偏析(屬于一種微觀偏析)，且Cr、Mo等鐵素體形成元素在枝晶范圍內(nèi)的均勻化要比碳困難得多，使得傳統(tǒng)鑄坯內(nèi)局部形成富鐵素體形成元素區(qū)，造成鐵素體形成元素含量高于設(shè)計(jì)成分，導(dǎo)致某些馬氏體時(shí)效不銹鋼的鑄態(tài)組織內(nèi)部易于形成δ鐵素體。同時(shí)，由于合金元素的擴(kuò)散系數(shù)很小，即使經(jīng)過擴(kuò)散退火也很難消除這種δ鐵素體。最終，這種δ鐵素體將保留至使用狀態(tài)下的組織中。
[0004]在馬氏體時(shí)效不銹鋼中δ鐵素體主要呈薄片狀、島狀分布于原始奧氏體晶界及晶內(nèi)，這些δ鐵素體將給馬氏體時(shí)效不銹鋼帶來一些危害:1.使鋼的熱塑性降低。鋼的表面缺陷增多，不僅修磨量增加，而且會(huì)使成品率下降；2.可引起不銹鋼的選擇性腐蝕。由于δ鐵素體與馬氏體基體兩相合金成分的差別，電位的差異將加速鋼的腐蝕，而產(chǎn)生的選擇性腐蝕在一定程度上影響馬氏體時(shí)效不銹鋼在一些條件下的應(yīng)用；3.影響鋼的塑性、韌性及強(qiáng)度。與馬氏體基體相比，δ鐵素體的強(qiáng)度較低，抵抗剪切變形的能力較差，屬于一種軟相。當(dāng)馬氏體時(shí)效不銹鋼在拉伸、沖擊過程中受到外力作用時(shí)，δ鐵素體將首先斷裂，形成微裂紋。同時(shí)，又由于其止裂性能差，易于為裂紋的擇優(yōu)擴(kuò)展提供最佳路徑，最終嚴(yán)重惡化材料的塑性、韌性及強(qiáng)度，降低材料的使用性能和服役壽命，直接影響航空、航天、電力、石油、化工、機(jī)械制造、醫(yī)用器材等重要領(lǐng)域中相關(guān)設(shè)備的使用壽命和安全性，嚴(yán)重阻礙馬氏體時(shí)效不銹鋼的發(fā)展及應(yīng)用。
[0005]目前，針對(duì)這一問題，專利CN101532110A公開了一種消除高強(qiáng)韌性馬氏體不銹鋼中δ鐵素體的方法，S卩通過控制0Crl3Ni4?6Μο型馬氏體不銹鋼中的鎳當(dāng)量(Ni+30(C+N) +0.5Mn，各元素按質(zhì)量百分含量計(jì)算)和絡(luò)當(dāng)量(Cr+Mo+1.5Si，各元素按質(zhì)量百分含量計(jì)算)比及傳統(tǒng)鑄造工藝實(shí)現(xiàn)完全消除鑄坯中的S鐵素體。但是，此專利主要是針對(duì)0Crl3Ni4?6Mo型普通馬氏體鉻鎳不銹鋼，通過調(diào)節(jié)合金成分設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)鑄造工藝來消除鑄坯中的δ鐵素體。此外，還需經(jīng)過后續(xù)加熱、乳制及退火等傳統(tǒng)生產(chǎn)工序才可得到馬氏體不銹鋼薄帶。但是由于在鑄坯加熱、乳制及退火等傳統(tǒng)生產(chǎn)工序過程中難免造成材料的熱加工損耗，這一方面將降低材料的利用率，從而增加生產(chǎn)成本；另一方面，在這些傳統(tǒng)生產(chǎn)工序過程中將產(chǎn)生一定量的氧化鐵皮，從而增加對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的污染。專利CN102666902A公開了一種通過雙輥薄帶鑄造方法制備的馬氏體不銹鋼及其制備方法。但是，此專利主要是針對(duì)普通馬氏體鉻鎳不銹鋼，利用雙輥薄帶鑄造方法并加入晶界強(qiáng)化元素來確保鑄造穩(wěn)定性來制備具有優(yōu)良抗裂性的馬氏體熱軋不銹鋼板。并基于在線軋制、多次重復(fù)冷軋及中間退火等傳統(tǒng)生產(chǎn)工序來制備具有高硬度的馬氏體冷軋不銹鋼板。并未對(duì)在傳統(tǒng)鑄造、澆注過程中某些馬氏體時(shí)效不銹鋼的組織內(nèi)部易于形成S鐵素體，從而惡化性能等這一問題提出解決的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的各種問題，本發(fā)明提供一種消除馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶中δ鐵素體的鑄軋方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種消除馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶中S鐵素體的鑄軋方法，包括以下工藝步驟:
(1)按照質(zhì)量百分比為:C( 0.01，N 彡 0.01，Mn ( 0.5，Si ( 0.5，Al 0.2 ?0.4，Cr11?13，Ni 8?10，Mo 3.5?4，Cu L 5?2，Ti 0.5?L 5，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中O < 0.005, P ^ 0.035, S ^ 0.01的化學(xué)成分選配原料，將原料加熱至100?150°C并保溫120分鐘后，放入真空感應(yīng)熔煉爐中，在真空度為0.1?IPa的高真空環(huán)境下冶煉，得到鋼水；
(2)氬氣保護(hù)下將鋼水澆入雙輥薄帶鑄軋機(jī)中進(jìn)行鑄軋，其中澆注溫度為1480?15200C，鑄軋速度為30m/min，鑄軋力為50KN，最終得到消除δ鐵素體的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶。
[0007]所述消除δ鐵素體的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶厚度為1.0?2.0_。
本發(fā)明與原有技術(shù)相比，具有如下突出優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1.本發(fā)明在不改變合金成分的前提下，消除了嚴(yán)重惡化馬氏體時(shí)效不銹鋼性能的δ鐵素體，改善了鋼帶的強(qiáng)度、塑性及韌性，較傳統(tǒng)工藝制備的鋼帶其屈服強(qiáng)度提高8?10%，室溫沖擊韌性提高10?15% ;并降低了鋼帶的表面缺陷，提高了鋼帶在一些環(huán)境介質(zhì)下的耐蝕性以及使用壽命和安全性。
[0008]2.本發(fā)明采用薄帶鑄軋這一短流程工藝，與由冶煉、澆注、加熱、乳制、退火等工序組成的傳統(tǒng)工藝相比，大幅減少了薄帶的生產(chǎn)工序，同時(shí)該工藝避免了鋼帶在傳統(tǒng)鑄坯加熱、乳制及退火等生產(chǎn)工序過程中的能源消耗和加工損耗，節(jié)省能源礦產(chǎn)資源的同時(shí)提高了產(chǎn)品成材率，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]3.本發(fā)明避免了材料在鑄坯加熱、乳制及退火等傳統(tǒng)生產(chǎn)工序過程中產(chǎn)生的大量氧化鐵皮，并降低了因能源消耗所帶來的有害氣體排放，從而大幅度降低了材料在生產(chǎn)過程中所引起的環(huán)境污染，最終促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展。
【附圖說明】
[0010]圖1為實(shí)施例1中采用傳統(tǒng)工藝制備的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶顯微組織的二次電子像，其中白色箭頭所指為δ鐵素體，黑色箭頭所指為TiN;
圖2為圖1中顯微組織的背散射電子像，其中白色箭頭所指為δ鐵素體，黑色箭頭所指為TiN ；
圖3為實(shí)施例1中采用本發(fā)明制備的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶顯微組織的二次電子像，其中黑色箭頭所指為TiN;
圖4為圖3中顯微組織的背散射電子像，其中黑色箭頭所指為TiN ;
圖5為實(shí)施例2中采用本發(fā)明制備的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶的顯微組織的二次電子像；
圖6為實(shí)施例3中采用本發(fā)明制備的馬氏體時(shí)效不銹鋼薄帶的顯微組織的二次電子像。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中采用的