[发明专利]低镍双相不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有良好热加工性能和耐腐蚀性能的低镍双相不锈钢，属于金属材料领域。

背景技术

双相不锈钢是指在其固溶组织由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中一相比例约45％～55％（量少相至少占30%）的不锈钢。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好，同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。与奥氏体不锈钢相比，其屈服强度是奥氏体不锈钢的两倍，耐氯化物应力腐蚀断裂能力均明显高于300系列的奥氏体不锈钢。双相不锈钢由于其优异的力学性能和耐腐蚀性能广泛应用于油气、石化、化肥、桥梁、建筑以及化学品船等行业。

近年来，随着镍价的不断上涨和大幅波动，为了充分发挥双相不锈钢资源节约的优势，双相不锈钢开始向低镍的方向发展。低镍双相不锈钢是指铬含量在23%以下，且含镍量低，同时不含钼或含少量钼的双相不锈钢，其设计开发思路是采用锰和氮代替镍，保证双相不锈钢的两相比例。该钢成本较低，是取代传统奥氏体不锈钢的理想材料。

低镍双相不锈钢相关专利的成分见下表。                                                   

专利申请号为WO 02/27056 A1：该专利镍含量比较低，为了保证两相的比例接近1：1，所以提高了锰和氮的含量。锰含量的提高，容易形成MnS夹杂，降低材料的腐蚀性，氮含量的增加，增加了冶炼的难度和成本。

专利申请号为200810079771.9：该专利与专利WO 02/27056 A1一样，同样锰含量和氮含量比较高，降低了材料的耐腐蚀性和增加了材料的冶炼难度。

专利申请号为200810200580.3：该专利与专利200810079771.9相比，提高了镍含量，降低了锰含量，但镍含量增加太多，最高增加到4%，镍含量的提高对双相不锈钢的组织稳定是有利的，但成本也大大增加，其市场竞争力比较弱。

专利申请号为200910134128.6：该专利与专利200810200580.3相比，降低了镍含量，

但锰的含量没有相应的增加，难以保证两相组织的稳定性，增加了热加工的难度。

专利申请号为201010505097.3：该专利与专利200910134128.6一样，存在两相组织的稳定性和热加工性能比较差的问题。

 根据上述分析可知，虽然出现了较多的低镍双相不锈钢，其成本有了较大的下降，但是仍然存在的问题是：这些发明专利合金的成本控制和热加工性能的匹配没有达到最优化，即有些专利的镍含量使用太少，导致锰和氮的含量的增加，热加工性能变差，材料的成材率降低，最终材料的综合成本并未降低；有些专利的锰和氮的含量过低，为了保证两相的稳定性，镍含量就比较高，虽然热加工性能比较好，但是材料的成本因为镍的增加也变得比较高。本专利综合考虑了合金的成本和热加工性能，设计出了一种具有低成本且具有良好热加工性能和耐腐蚀性能的低镍双相不锈钢。

    发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理、镍金属含量低、成本低、既具有良好热加工性能能又具有较好耐腐蚀性的双相不锈钢。

本发明为了解决上述技术问题，设计了一种低镍双相不锈钢，其化学成分的质量百分比为：

C：0.01-0.04；Si：0.2-1.0；Mn：3-5；Cr：21-23；Ni：1.7-2.5；N：0.15-0.25；Mo：0.2-1.0；其余为Fe和不可避免的杂质元素。

作为优选，本发明所述的化学成分中还含有B，所述B的质量含量为：0-30ppm。

作为优选，本发明所述的化学成分中还含有Ca，所述Ca的质量含量为：0-30ppm。

作为优选，本发明所述的杂质中，Cu的质量百分含量为：0-1。

作为优选，本发明所述的杂质中，S的质量百分含量为：0-0.005。

作为优选，本发明所述的杂质中，P的质量百分含量为：0-0.040。

本发明的设计思路是降镍，保证必要的铬含量，以确保耐腐蚀性能和降低成本；选择合适的锰和氮含量，以稳定双相不锈钢的两相组织。添加微量的硼元素，提高钢的热加工性能；增加微量的钙元素，改变夹杂物的形貌。上述各元素的作用如下：