[发明专利]抵抗延迟开裂的不锈钢及其生产方法

说明书

本发明涉及表现出转变诱发塑性(TRIP)效应的不稳定的不锈钢，其高度 抵抗所谓的延迟开裂现象。该不锈钢是不稳定的奥氏体不锈钢或者是不稳定的 奥氏体-铁素体双相不锈钢。本发明还涉及用于生产该不锈钢以改进对延迟开 裂的抵抗性的方法，与常规的不锈钢生产方法相比，该方法导致更低的氢含量。

由于在塑性变形过程中不稳定的奥氏体相向应变诱发的ε和/或α’-马氏 体相的转变而表现出所谓的转变诱发塑性(TRIP)效应的低合金化且不稳定的 奥氏体和双相不锈钢对延迟开裂现象(有时也称为季节性开裂)敏感。在成形 过程后立即或在成形后的一定时间段后，延迟开裂通过成形的金属部件的开裂 来显现自身。根据现有技术，ε和/或α’-马氏体(最有可能是α’-马氏体相) 对由钢所固有地包含的氢的敏感性是开裂现象的主要原因。

延迟开裂是严重的问题，因为它限制了不稳定的不锈钢在广泛的需要剧烈 的成形操作的应用领域中的使用。特别成问题的是导致成形组件中的高残余拉 伸应力的成形方法。深拉延是这样的成形工艺的一个例子。因此，能够控制和 避免延迟开裂现象非常重要。

特别地，具有低镍含量以改进钢的成本效率的钢对延迟开裂非常敏感。对 延迟开裂现象敏感的不锈钢涵盖了广泛范围的化学组成，主要合金化元素的含 量通常如下：铬15-20重量％，镍含量0-8重量％，锰含量0-10重量％，氮含 量0-0.3重量％，碳含量0-0.1重量％，铜含量0-3重量％。这样的市售的钢 的例子例如为：钢号AISI301，AISI301LN，AISI201，AISI201LN和AISI204Cu。

在几篇专利文献中还公开了新的低镍奥氏体不锈钢。这些专利文献的例子 例如包括EP0694626，US3893850和EP0593158。然而，这些文献中都没有 披露避免延迟开裂的手段。

延迟开裂与塑性变形过程中应变诱发马氏体相的形成和存在有关。因此， 通过仔细的精细调整不锈钢的化学组成能防止延迟开裂，从而防止在塑性变形 过程中马氏体的形成，即使不锈钢对抗马氏体形成为稳定的。在WO公开 2011/138503中描述了这样的奥氏体不锈钢。然而，这样的途径的问题是必须损 害钢的力学性质。由于TRIP(转变诱发塑性)效应，在变形过程中应变诱发马 氏体相的形成提高了拉伸强度和延伸率，这导致了与稳定不锈钢相比的强度与 延伸率的优异组合。这样的性质组合在需要高的抗撞击性和能量吸收容量的轻 量结构中特别有用。根据WO公开2011/138503的不锈钢是稳定的且不表现出 TRIP效应。因此，它们的拉伸强度和延伸率的组合不如表现出应变诱发马氏体 形成和TRIP效应的不锈钢。

根据现有技术，不能生产表现出TRIP效应并且因此表现出所需的机械性质 且对延迟开裂没有敏感性的低镍奥氏体不锈钢。

常规奥氏体-铁素体双相不锈钢由铁素体相和稳定的奥氏体相组成，其在 塑性变形过程中不转变为马氏体。因此，常规奥氏体-铁素体不锈钢对延迟开 裂现象不敏感。然而，最近开发的新颖奥氏体-铁素体双相钢包含在塑性变形 过程中转变为应变诱发马氏体相的不稳定的奥氏体相，即该钢表现出TRIP效应。 这种特征使得该新奥氏体-铁素体不锈钢的强度和延伸率的组合优于常规奥氏 体-铁素体不锈钢。然而，由于TRIP效应，该钢也对延迟开裂现象敏感，这限 制了其适用性。在公开WO2012/143610和WO2011/135170中对该钢进行了描 述，但是在这些公开中没有用于避免在表现出TRIP效应的这样的奥氏体-铁素 体不锈钢中延迟开裂的手段。

已知可以通过控制钢的氢含量来降低奥氏体不锈钢对氢脆的敏感性。然而， 没有公开用于避免表现出TRIP效应的不稳定的奥氏体或奥氏体-铁素体双相不 锈钢的延迟开裂的手段。