[发明专利]一种耐腐蚀的双相不锈钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢生产加工领域，尤其是涉及一种耐腐蚀的双相不锈钢及其制备方法。

背景技术

随着国内重化工业的持续快速发展，石油化工、海水与废水处理、输油输气管道等工业设备需求加速。这些领域的工况十分恶劣，存在各种类型的强酸、强碱，对设备的耐腐蚀性和强度提出了极高要求。目前国内使用的普通Ni-Cr型奥氏体不锈钢很容易在在使用中由于腐蚀而失效，为了延长使用寿命，往往增加钢板厚度，不仅造成设备笨重而且增加了成本，特别是其含有的昂贵元素镍。

不锈钢主要分为单相奥氏体不锈钢、单相铁素体不锈钢、单相马氏体不锈钢和双相铁素体-奥氏体不锈钢等。不锈钢在大气环境中具有优异的耐蚀性能，但是大多数单相不锈钢的耐腐蚀性能较差。相对单相不锈钢而言，双相铁素体-奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能较好，但是很多不锈钢构件在处于石油化工、海水与废水处理、输油输气管道等特殊环境下经常面临冲刷腐蚀，冲刷腐蚀与酸碱盐液体浸泡时与单纯的电化学腐蚀不同，冲刷腐蚀会发生电化学腐蚀因素和力学冲刷因素的交互作用，因此对双相不锈钢的耐蚀性能和力学性能有双重要求。

双相不锈钢与其它合金钢相比是一种具有优越耐腐蚀性能的特殊钢。然而，一般的市售不锈钢不同时地具有良好的抗应力腐蚀裂纹(scc)及抗裂隙腐蚀，如点状腐蚀的能力，因而一般的不锈钢不能用于涉及高浓度氯离子环境中所用设备的材料。在这一点上，以钛合金或镍基超级合金代替一般的不锈钢用作高浓度氯离子环境中所用设备的材料。 然而，钛合金及镍基超级合金不仅产量有限，而且与一般合金钢相比还非常昂贵。在这一点上，一直持续研究用通过控制不锈钢中的合金元素的组成而开发有改进耐腐蚀性能的不锈钢。然而，双相不锈钢的抗腐蚀性在其时效热处理时会下降。在此点上，当此不锈钢制品被加热，比如焊接时，该钢的抗腐蚀性则不得不下降。因时效热处理而致的一般耐蚀不锈钢的耐腐性的这样的下降是因为双相不锈钢中的铁素体相转变成奥氏体II相和σ相，这是含有大量铬和钼并具有高硬度的。 因此本发明的目的在于提供耐腐蚀的双相不锈钢，它具有奥氏体－铁素体双相基体，而且降低了昂贵的镍的含量，并改善了在含氯离子的环境中的抗应力腐蚀开裂及点状腐蚀的能力，即使在受时效热处理的影响下，其性能也能突显。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐腐蚀的双相不锈钢及其制备方法，该种双相不锈钢在受时效热处理的影响下，依然具有优良的抗应力腐蚀开裂及点状腐蚀的能力。

下列为各元素在不锈钢中的作用：

碳（C）是奥氏体形成元素，一定程度上代替镍，促进奥氏体并稳定奥氏体，当碳含量过高时，以和铬生成碳化铬，不锈钢的耐腐蚀性和韧性恶化,为了确保不锈钢的耐腐蚀性。

锰(Mn)是用于稳定奥氏体相并且增加氮在不锈钢中的溶解度的重要添加剂。锰能够部分地替代昂贵的镍并且使不锈钢达到适当的相平衡。过高的含量水平将降低耐腐蚀性。锰对抵抗变形马氏体的奥氏体稳定性具有较强的作用，因此必须仔细处理锰含量。锰的范围应当小于2.5％，优选小于2.0％。

镍(Ni)是用于稳定奥氏体相以及实现良好廷展性的基本合金化元素，由于镍的高成本和价格波动，因此，镍在双相不锈钢中的含量不应过高，综合经济效益，其百分比含量一般都不超过15%。

铬(Cr)是使钢耐受腐蚀的主要添加剂。作为铁素体稳定剂，铬也是用以在奥氏体相与铁素体相之间产生适当相平衡的主要添加剂。为了引起这些功能，铬水平应当为至少15.5％。

硅(Si)通常被添加到不锈钢中用以在熔炼车间中进行脱氧的目的。硅稳定双相不锈钢中的铁素体相，但是对于抵抗马氏体形成的奥氏体稳定性其具有比当前表达式中所示更强的稳定化作用。

氮(N)是双相不锈钢中的重要的奥氏体稳定剂，并且与碳类似，其增加抵抗马氏体的稳定性。氮还能提高强度、应变硬化和耐腐蚀性。关于Md30温度的一般经验表达式表明：氮和碳对奥氏体稳定性具有同样强烈的影响。因为氮能够以比碳更大的程度添加到不锈钢中而不会有害影响耐腐蚀性。

铝(A1)铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。

钼(Mo)是可添加用以增加耐腐蚀性的铁素体稳定剂，因此钼含量应大于0.6％。