[发明专利]一种改善超级奥氏体不锈钢热塑性的方法

说明书

本发明属于超级奥氏体不锈钢冶炼与加工领域，提供一种改善超级奥氏体不锈钢热塑性的方法。本方法适用于冶炼C：≤0.02％、Si：≤0.5％、Mn：2.0～4.0％、Cr：24.0～25.0％、Ni：21.0～23.0％、Mo：7.0～8.0％、Cu：0.3～0.6％、N：0.45～0.55％、S：≤0.005％、P：≤0.03％，余量为Fe及其他不可避免杂质元素的超级奥氏体不锈钢，在此基础上钢中加入0.01～0.10％的稀土和0.001～0.008％的硼。其特征在于：配料、装料；抽真空至5Pa以下通电升温；熔清后通入氮气至0.08～0.10MPa，依次加入氮化铬、脱氧剂和脱硫剂；深脱氧和脱硫后，依次加入稀土和硼；再次充氮气至0.10～0.12MPa，浇铸。其优点是采用复合添加硼和稀土的方式，显著改善了钢的热塑性，为提升钢的热加工性能、突破热轧开裂的技术瓶颈、获得高表面质量且性能优异的超级奥氏体不锈钢产品提供了技术保障。

技术领域

本发明属于超级奥氏体不锈钢冶炼与加工领域，具体涉及一种复合添加硼和稀土改善超级奥氏体不锈钢热塑性的方法。

技术背景

超级奥氏体不锈钢是一种合金含量(铬、钼、镍、氮等)显著高于普通奥氏体不锈钢的奥氏体合金，在海水、高浓度氯离子介质等极端恶劣的服役环境中具有优异的耐点蚀、耐缝隙腐蚀和耐应力腐蚀性能，被广泛应用于海水脱盐处理系统、纸浆漂白系统、湿法冶金设备等领域。然而高的合金含量使该类钢高温变形抗力显著增大，热塑性急剧变差，在热加工过程中极易开裂，尤其是边裂十分严重。此外，钢中硫含量也是影响超级奥氏体不锈钢热塑性的关键因素。因为硫原子易在晶界偏聚形成低熔点的硫化物，降低晶界的强度，严重恶化钢的热加工性能。因此，采用合理的措施改善超级奥氏体不锈钢热塑性，突破其热裂纹的技术瓶颈成为该类钢生产过程中的关键环节。

在奥氏体不锈钢中加入微量硼能显著改善其热塑性。首先，硼和硫都是晶界偏聚倾向很强的元素，但在相同温度下，硼的扩散系数更大，因此在冷却过程中硼优先扩散到晶界，占据偏聚位置，抑制硫原子在晶界的偏析，大幅降低硫对热塑性的危害。其次，硼在晶界偏聚能提高晶界的强度，抑制晶界处显微空洞的形成及扩展。此外，硼作为间隙原子，还能显著促进热变形过程动态再结晶的发生，有效改善钢的热塑性。然而，当硼的加入量过高时，在钢中会形成低熔点的硼化物，恶化钢的热加工性能。向奥氏体不锈钢中加入稀土同样能提高其热加工性能。稀土能净化晶界，抑制硫元素在晶界的偏聚，从而消除了塑性低凹区，改善热加工性能。稀土在晶界上偏聚，占据晶界中的空位和畸变区，增大晶界结合力并且降低晶界扩散速度，使晶界滑动受到阻碍，从而细化晶粒，减缓了晶界裂纹的萌生和扩展。钢中添加适量稀土后，夹杂物尺寸大幅减小，分布更加均匀，形貌为球状或近似球状，熔点升高、硬度降低，这些特征也有助于提高钢的热塑性。但加入过量稀土时，钢中会出现较大尺寸的稀土夹杂物，又会恶化钢的性能。

加入适量的硼和稀土能显著改善超级奥氏体不锈钢的热塑性，有效解决热加工开裂难题，切实提高产品质量。但合理控制硼和稀土的加入量、加入方式和加入时机，对于更好地实现其改善热塑性的作用、获得高表面质量的超级奥氏体不锈钢产品至关重要。

发明内容

本发明提供了一种复合添加硼和稀土改善超级奥氏体不锈钢热塑性的方法，适用于冶炼目标钢种成分重量百分比为：C：≤0.02％、Si：≤0.5％、Mn：2.0～4.0％、Cr：24.0～25.0％、Ni：21.0～23.0％、Mo：7.0～8.0％、Cu：0.3～0.6％、N：0.45～0.55％、S：≤0.005％、P：≤0.03％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

为了更好的发挥硼和稀土元素改善超级奥氏体不锈钢热塑性的作用，首先对钢液进行深脱氧和脱硫处理，待钢中氧、硫含量控制到较低水平后，向钢液中加入硼和稀土进行微合金化。合理控制硼和稀土的加入量，利用硼和稀土元素的协同作用净化晶界、强化晶界、细化晶粒并变性有害夹杂物，改善超级奥氏体不锈钢的热塑性，从而获得高表面质量、性能优异的超级奥氏体不锈钢产品。

本发明为一种复合添加硼和稀土改善超级奥氏体不锈钢热塑性的方法，包括如下具体步骤：