專利名稱：一種耐熱老化的雙相不銹鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金類，不銹鋼領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱老化的雙相不銹鋼。
背景技術(shù)：
雙相不銹鋼是含有鐵素體和奧氏體雙相組織的不銹鋼，它很好地結(jié)合了奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高，同時(shí)具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475°C脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。由于雙相不銹鋼良好的綜合性能，可以滿足惡劣工況的使用要求，因而廣泛地應(yīng)用于核電、海洋、石化、船舶及軍事等工業(yè)。雙相不銹鋼由于含有一定量的鐵素體，在30(T50(TC溫度區(qū)間長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生熱老化脆化現(xiàn)象，表現(xiàn)為鐵素體的硬度增加，材料的斷裂韌性降低。壓水堆核電站中的一回路主管道、主冷卻劑泵殼和大量的閥門(mén)均選用雙相不銹鋼，在長(zhǎng)期運(yùn)行后由于熱老化導(dǎo)致力學(xué)性能嚴(yán)重退化，從而降低了這些關(guān)鍵部件的可靠性和安全性，最終影響核電站的安全運(yùn)行。核電站的設(shè)計(jì)壽命一般為40-60年，屬于不可更換的關(guān)鍵部件的使用期也必須高于核電站的壽命期，因此選用的雙相不銹鋼材料必須具有長(zhǎng)期服役安全性。目前普遍使用的雙相不銹鋼，其鐵素體含量一般高于15%，鐵素體尺寸較大且相互貫通，這樣的組織在未使用前具有優(yōu)異的綜合性能。但是長(zhǎng)期熱老化后，尺寸大且相互貫通的鐵素體會(huì)在材料中形成脆化的快速通道，這會(huì)導(dǎo)致雙相不銹鋼材料力學(xué)性能的急劇惡化。因此，非常必要開(kāi)發(fā)一種鐵素體含量較低，鐵素體形態(tài)均勻細(xì)小且不連通的耐熱老化的雙相不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種耐熱老化的雙相不銹鋼材料，該材料鐵素體含量較低，鐵素體形態(tài)均勻細(xì)小且不連通，能夠顯著減弱長(zhǎng)期熱老化后材料的性能退化，從而延長(zhǎng)其使用壽命。本發(fā)明提供的耐熱老化的雙相不銹鋼按重量百分比含有如下成分C < O. 03、Cr18. 0-22. O, Ni 8. 0-11. O,Mn O. 5-1. 5, Si O. 2-1. O,Mo 0.1_0.8、S < O. 005、P < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鐵素體含量要求< 20%，鐵素體均勻細(xì)小且不連通。各成分優(yōu)選含量(重量％)為
C O. 01-0. 03、Cr 19. 0-21. 5、Ni 8. 5-10. O、Mn O. 5-1. 2、Si O. 2-0. 8、Mo O. 1-0. 5、S< O. 005、P < O. 03，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鐵素體含量范圍5_15%，鐵素體均勻細(xì)小且不連通。制備方法如下
按照耐熱老化的雙相不銹鋼成分含量配料，采用電弧爐+氬氧精煉爐爐外精煉工藝進(jìn)行冶煉，通過(guò)離心鑄造或靜態(tài)鑄造澆鑄成型。在1050-1150°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理。一種耐熱老化的雙相不銹鋼的制備方法，其步驟包括
1.按照如下成分及重量百分比含量配料C<0.03、Cr 18. 0-22. O、Ni 8. 0-11. O、Mn
0.5-1. 5、Si O. 2-1. O、Mo O. 1-0. 8，余量為 Fe ；
2.采用電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯(lián)冶煉工藝，出鋼溫度1600-1650°C；
3.將型筒或鑄模預(yù)熱到200-250°C，通過(guò)離心鑄造或靜態(tài)鑄造澆鑄成型；
4.澆注溫度1500-1600°C，離心鑄造型筒轉(zhuǎn)速為400-500r/min；
5.在300-350°C下脫模；
6.產(chǎn)品經(jīng)1050-1150°C固溶處理，時(shí)間是不少于IOh；· 7.固溶處理后采用水淬處理，時(shí)間為15-30min，水溫低于40°C。進(jìn)一步的，所述電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯(lián)冶煉工藝包括如下步驟
1)將原料置于電弧冶煉爐內(nèi)，冶煉時(shí)間60-70min，保證出爐溫度高于1600°C；
2)將鋼水轉(zhuǎn)移至氬氧精煉爐進(jìn)行爐外精煉，溫度范圍158(Tl730°C，精煉時(shí)間控制在60 100min。本發(fā)明的耐熱老化的雙相不銹鋼具有一下特性和優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的耐熱老化的雙相不銹鋼與傳統(tǒng)的雙相不銹鋼相比具有更均勻細(xì)小的組織，鐵素體呈圓鈍狀且不相互貫通，且鐵素體含量相對(duì)更低，保證了產(chǎn)品具有優(yōu)良的力學(xué)性能，同時(shí)長(zhǎng)期熱老化后材料的熱老化退化顯著減弱。2. Mo元素的加入保證了材料的抗點(diǎn)蝕能力，同時(shí)較低的Mo含量不會(huì)使材料的熱老化性能退化加劇。3. Si元素能夠細(xì)化鐵素體晶粒，提高材料的力學(xué)性能，將Si含量控制在特定范圍內(nèi)，避免了由于鐵素體含量升高造成的熱老化趨勢(shì)加大。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :
本實(shí)施例提供的耐熱老化的雙相不銹鋼化學(xué)成分為C O. 028、Cr 20. 9、Ni 9. 2、Mn
1.O,Si O. 3、Mo O. 2、S O. 004,P O. 028，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。首先，將原料置于電弧冶煉爐內(nèi)熔化、冶煉，冶煉時(shí)間60min，保證出爐溫度高于1600 °C ；再將鋼水轉(zhuǎn)移至氬氧精煉爐進(jìn)行爐外精煉，溫度范圍1600°C，精煉時(shí)間控制在90min，出鋼溫度1630°C ;將型筒預(yù)熱到220°C，通過(guò)離心鑄造成型，澆注溫度1550°C，型筒轉(zhuǎn)速為450r/min ;在325°C下脫模；經(jīng)1100°C固溶處理，時(shí)間是為10h。固溶處理后采用水淬處理，時(shí)間為20min，水溫30°C。經(jīng)測(cè)定，實(shí)施例1的鐵素體含量為8. 0%。從鑄件上切取55 X 10 X IOmm的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣，以普通雙相不銹鋼作為對(duì)照材料。以下是本例所制造的耐熱老化的雙相不銹鋼與對(duì)照材料的沖擊性能隨熱老化時(shí)間下降趨勢(shì)的對(duì)比表
權(quán)利要求
1.一種耐熱老化的雙相不銹鋼，其特征在于，按重量百分比含有如下成分c <0.03、Cr 18. 0-22. O,Ni 8. 0-11. O,Mn O. 5-1. 5,Si O. 2-1. O,Mo O. 1-0. 8、S < O. 005、P < O. 03,余量為Fe ;所含鐵素體的含量< 20%，鐵素體均勻細(xì)小且不連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱老化的雙相不銹鋼，其特征在于，所述各成分的重量百分比含量為C O. 01-0. 03, Cr 19. 0-21. 5, Ni 8. 5-10. O, Mn O. 5-1. 2, Si O. 2-0. 8, MoO.1-0. 5、S < O. 005、P < O. 03，余量為Fe ；;所述鐵素體的含量為5_15%，鐵素體均勻細(xì)小且不連通。
3.一種制備權(quán)利要求1所述耐熱老化的雙相不銹鋼的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)按照如下成分及重量百分比含量配料C<0.03、Cr 18. 0-22. O、Ni 8. 0-11. O、MnO.5-1. 5、Si O. 2-1. O、Mo O. 1-0. 8，余量為 Fe ； 2)采用電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯(lián)冶煉工藝，出鋼溫度1600-1650°C； 3)將型筒或鑄模預(yù)熱到200-25(TC，通過(guò)離心鑄造或靜態(tài)鑄造澆鑄成型； 4)澆注溫度1500-1600°C，離心鑄造型筒轉(zhuǎn)速為400-500r/min； 5)在300-350°C下脫模； 6)產(chǎn)品經(jīng)1050-1150°C固溶處理，時(shí)間是不少于IOh； 7)固溶處理后采用水淬處理，時(shí)間為15-30min，水溫低于40°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熱老化的雙相不銹鋼的方法，其特征在于，所述電弧爐+氬氧精煉爐的雙聯(lián)冶煉工藝包括如下步驟 (1)將原料置于電弧冶煉爐內(nèi)，冶煉時(shí)間60-70min，保證出爐溫度高于1600°C； (2)將鋼水轉(zhuǎn)移至氬氧精煉爐進(jìn)行爐外精煉，溫度范圍158(Tl730°C，精煉時(shí)間控制在60 100min。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金類，不銹鋼領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱老化的雙相不銹鋼其制備方法。所述不銹鋼各組分按重量百分比為C＜0.03、Cr18.0-22.0、Ni8.0-11.0、Mn0.5-1.5、Si0.2-1.0、Mo0.1-0.8、S＜0.005、P＜0.03，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，鐵素體含量＜20%。制備方法為按照耐熱老化的雙相不銹鋼成分含量配料，采用電弧爐+氬氧精煉爐爐外精煉工藝進(jìn)行冶煉，通過(guò)離心鑄造或靜態(tài)鑄造澆鑄成型。在1050-1150℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理。本發(fā)明涉及的不銹鋼具有均勻細(xì)小且不連通的鐵素體，鐵素體含量相對(duì)更低，材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，長(zhǎng)期熱老化后材料的力學(xué)性能退化程度很低。
文檔編號(hào)C22C38/44GK103045953SQ201310001748
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者王西濤, 李時(shí)磊, 王艷麗, 張海龍, 李樹(shù)肖, 楊濱 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)