[发明专利]一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明属于不锈钢产品及其制造领域，公布一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢及其制备方法。一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢，它是由C、Si、Mn、P、S以及Cr、Mo、Nb、Ti等合金元素构成，具有高铬钼、低碳氮、铌钛双稳定化、含稀土的特点；特别是提高细化组织，变质夹杂物，促进材料强度及韧性同时提升，从而提高材料的综合性能。其制备方法包括如下工艺步骤：冶炼和铸造、铸锭或铸坯开坯、钢材轧制和热处理，所制该含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢室温下抗拉强度达620Pa‑660MPa，屈服强度590‑630Mpa，维氏硬度达260‑270，断面收缩率65％‑70％，延伸率28‑30％，改善了材料的力学性能和耐海水冲刷和泥沙磨损性能。

技术领域

本发明属于不锈钢产品及其制造领域，具体涉及一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢材料及其制备方法。

背景技术

滨海电站一般采用海水作为循环冷却水，容易使冷凝器冷却管发生点蚀和缝隙腐蚀，大量的盐和微生物附着于管壁结垢易导致垢下腐蚀，同时海水中高泥沙量的冲刷易产生磨损腐蚀。超级铁素体不锈钢的铬含量一般在25％～30％，属于高铬铁素体不锈钢。相比白铜管，超级铁素体不锈钢具有更好的耐冲蚀、缝隙腐蚀等能力；相比于钛管，其具有更优异的机械性能和抗震性能及更高的导热系数，同时考虑经济性，超级铁素体不锈钢成为滨海电站冷凝器冷却管的经济之选。由于高铬钼的超级铁素体不锈钢在全温度区间均为铁素体组织，无法通过共析反应实现相转变从而细化组织，粗大的组织会严重降低钢的强度和塑性。一方面影响材料加工及使用过程中的机械性能，一方面会降低其耐海水冲刷及泥沙颗粒磨损的能力。因此，粗大的铁素体组织成为影响超级铁素体不锈钢实现工业化生产及后续使用的限制性问题。

我国是稀土储量大国，因此如何利用稀土提高钢产品质量具有战略性意义。稀土加入到钢中，不仅可以变质夹杂、净化钢液，还可以通过固溶作用和偏聚于晶界达到细化铁素体组织的作用。细晶强化作为一种既可提高强度，同时又不损伤韧性的强化方式，使实现不锈钢强塑性提升的重要方法，它可以促进材料的断裂形式由脆性向韧性转变，同时提高材料的硬度，从而使材料的综合性能大幅提升。

中国专利申请号CN103305766A公布了一种高强塑性的铁素体不锈钢及其制造方法，其对钢中主要元素进行限制，限定了制造过程中的工艺参数。然而该发明中含铜、釩等贵金属，同时加入了昂贵的稀土钇，增加了发明的成本。同时该发明不涉及高铬铁素体不锈钢。

中国专利CN103614649A公布了一种高强韧性高强塑性马氏体不锈钢及其制备方法，抗拉强度高达1300～1800MPa其化学组成成分为C0.15～0.4％，N0～0.12％，Si0.2～2.5％，Mn 0.4～3.0％，S≤0.02％，P≤0.02％，Cr13.0～17.0％，Ni0～5.0％，Mo 0～2.0％，V0～0.3％，Nb 0～0.2％，Ti 0～0.05％，Al 0～0.8％，余量为Fe及不可避免杂质。但是由于马氏体是由奥氏体快冷得到，马氏体组织具有强化基体的作用，与此同时材料的塑韧性会大幅度降低，很难实现强度和塑性的最佳匹配，因此该材料只能用于对塑韧性要求较低的地方。

发明内容

本发明的目的在于公布一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢及其制备方法。一种含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢，其化学成分重量配比为：C+N＜0.012％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，P≤0.03％，S≤0.05％，Cr：25.0～28.0％，Mo：3.0％～4.0％，Ni：1.0％～3.5％，Ti+Nb：0.2％～1.0％，稀土元素＜0.12％，全氧含量不超过0.008％，余量为Fe及不可避免杂质。

进一步地，上述稀土元素为Ce。

上述含稀土高强塑性超级铁素体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：

(1)冶炼和铸造