專利名稱：經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料及其制備方法。
技術背景雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體組成。雙相不銹鋼的主要成分是鉻、鎳、鉬，而其 中鎳是最昂貴的；為了降低成本，降低鋼中鎳的含量，可采用增加錳和氮的含量。鎳 含量的降低可以減少原材料價格波動對不銹鋼市場的影響。因此，隨著AOD、 VOD 精煉工藝的發(fā)展，尤其是AOD爐中能夠控制氮的加入，從而促進了含氮雙相不銹鋼 的開發(fā)，如2205鋼其氮含量在0.15%左右。氮的加入不僅提高了鋼的耐局部腐蝕性 能，而且解決了不銹鋼的焊接問題，使雙相不銹鋼成為一種可焊接的結構材料，大大 拓展了雙相不銹鋼的應用范圍。隨著冶金技術的進一步發(fā)展和成本的降低，對氮的加 入量也能夠精確控制，從而出現(xiàn)了新的低鎳高氮超級雙相不銹鋼，如UNS32750鋼， 其氮含量在0.25 0.35%，含鎳量在6 8%左右。近年來，由于金屬鎳價格進一步飛 速上漲，為了降低成本，且提高合金鋼的性能，科研人員在這方面做了大量的研究工 作。發(fā)明內容本發(fā)明的目的之一在于提供一類低成本且具有良好耐腐蝕性和熱加工性的經濟 型高性能雙相不銹鋼合金材料。本發(fā)明的目的之二在于提供該類合金材料的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明的機理如下根據(jù)錳和氮可以代替鎳和稀土在鋼中的作 用原理，大量試驗研究發(fā)展，用適量的廉價錳和氮可以穩(wěn)定雙相鋼中的奧氏體，從而降低貴重鎳的用量；同時向該雙相不銹鋼合金中加入稀土Ce或Y后，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于基體中，避免了低熔點硫化物存在于相 界上，從而有效地改善了鋼的高溫熱塑性。根據(jù)上述機理，本發(fā)明采用如下技術方案 一種經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，其特征在于該合金材料的組成及質量百分 比為0<C《0.04%， 0<S《0.01%, 0<Si《1.0%， 0<P《0.015%， Cr: 21.0 23.0%， Mn: 7.0 9.0%， N: 0.25 0.35%， B: 0.001 0.01%，稀土 Ce或Y: 0.005 0.20%，其余部分為鐵。 上述的合金材料還含有以質量百分比計的0.1~1.0%的鎳。上述的合金材料以質量百分比計，含有Mo、 W、 Cu中的至少一種，其含量為Mo 0.3~1.5%， W 0.3~1.5%， Cu 0.3~1.5%。上述的一類經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于該方法的具 體步驟為-a) 采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝和純鐵管密封稀土中間合金投入法，將鐵和稀土金 屬Ce或Y制成中間合金，其組成為Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量 為23.5%; Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15%;b) 根據(jù)上述的比例，將步驟a)制備的中間合金和其余的各成分，經綜合配料熔 制后，澆注成型，最終制得經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，在其成分范圍內 的鋼在1000 1300'C范圍均為雙相區(qū)，奧氏體含量約在40 60%變化，室溫的拉伸 斷裂強度在850 1000Mpa范圍，屈服強度在500 700Mpa范圍，斷裂延伸率在25 50%范圍。
具體實施方式
實施例一本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及質量百分比如下Cr22.3%Mn8.2%Ni0.5%N0.28%C0.030%稀土Ce0.050/0Si0.8%S0. 008%P0.015%B0. 004%Fe余量采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法，即事先制備好中間合金。中間合金的組成為Fe和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的質量百分含量為23. 5%。經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮超 低鎳超級雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經熱鍛、熱軋，之后105(TC固溶處理，其室溫 拉伸斷裂強度大于850MPa，屈服強度大于500MPa，斷裂延伸率大于35%。 實施例二本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr21.5%
Mn8.7%
Ni0.5%
W0.8%
Mo0.6%
N0.32%
C0.033%
稀土Y0.03%
Si0. 60%
S0.005%
P0. 010%
B0. 003%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。即
事先制備好中間合金。中間合金的組成為Fe和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的 質量百分含量為23.5%。經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮低 鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經熱鍛、熱軋，之后105(TC固溶處理，其室溫拉伸斷 裂強度大于900MPa，屈服強度大于600MPa，斷裂延伸率大于30%。 實施例三本實施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr 20.8%
Mn 7.8%
Ni 0.5%
Cu 0,7%
N 0.30%
C 0.029%
稀土 Y 0.03%Si 0.50%
S 0.005%
P 0.010%
B 0.002%
Fe 余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在投料時，采用純鐵管密封中間合金投入法。即 事先制備好中間合金。中間合金的組成為Fe和Ce的合金，F(xiàn)e-Ce中間合金中Ce的 質量百分含量為23.5%。經綜合計量計算和配料熔制后，澆注成型，最終制得高氮低 鎳雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經熱鍛、熱軋，之后105(TC固溶處理，其室溫拉伸斷 裂強度大于900MPa，屈服強度大于550MPa，斷裂延伸率大于30%。
該類材料的抗蝕能力與奧氏體300系列大致相當，而力學性能優(yōu)于奧氏體300 系列，可以用作汽車、 一般器械工程等方面，是替換300系列的候選材料之一，可以 大幅度降低原材料成本。另外，該材料1000 130(TC內具有較好的熱加工性。
權利要求
1.一種經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，其特征在于該合金材料的組成及質量百分比為0＜C≤0.04％，0＜S≤0.01％，0＜Si≤1.0％，0＜P≤0.015％，Cr21.0～23.0％，Mn7.0～9.0％，N0.25～0.35％，B0.001～0.01％，稀土Ce或Y0.005～0.20％，其余部分為鐵。
2. 根據(jù)權利要求1所述的經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，其特征在于該合金材 料還含有以質量百分比計的0.1~1.0%的鎳。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，其特征在于該合 金材料以質量百分比計，含有Mo、W、Cu中的至少一種，其含量為Mo 0.3 1.5%， W 0.3~1.5%， Cu 0.3~1.5%。
4. 一種根據(jù)權利要求1所述的一類經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為a) 采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝和純鐵管密封稀土中間合金投入法，將鐵和稀土金 屬Ce或Y制成中間合金，其組成為Fe-Ce中間合金中Ce的質量百分含量 為23.5%; Fe-Y中間合金中Y的質量百分含量為15%;b) 根據(jù)上述的比例，將步驟a)制備的中間合金和其余的各成分，經綜合配料熔 制后，澆注成型，最終制得經濟型髙性能雙相不銹鋼合金材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料及其制備方法。該合金材料的組成及質量百分比0＜C≤0.04％，0＜S≤0.01％，0＜Si≤1.0％，0＜P≤0.015％，Cr21.0～23.0％，Mn7.0～9.0％，N0.25～0.35％，B0.001～0.01％，稀土Ce或Y0.005～0.20％，其余部分為鐵。本發(fā)明的經濟型高性能雙相不銹鋼合金材料，在其成分范圍內的鋼在1000～1300℃范圍均為雙相區(qū)，奧氏體含量約在40～60％變化，室溫的拉伸斷裂強度在850～1000MPa范圍，屈服強度在500～700MPa范圍，斷裂延伸率在25～50％范圍。
文檔編號C22C38/38GK101215673SQ20081003240
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權日2008年1月8日
發(fā)明者倪建森, 宋紅梅, 健 崔, 張鈴光, 鈞 李, 江來珠, 石璐璐, 林 羅, 肖學山, 趙鈞良 申請人:上海大學