专利名称：铁素体-奥氏体不锈钢的制作方法
铁素体-奥氏体不锈钢本发明涉及一种双相铁素体-奥氏体不锈钢，其中铁素体在此钢的显微组织中的水平为35-65体积％，优选40-60体积％，且对于生产是经济的，并具有良好热加工性，而在热轧中没有边缘开裂。此钢耐腐蚀，具有高强度和良好可焊性，并且由于最少的镍和钼含量而使其原材料成本优化，使得其耐点蚀当量PRE值在30与36之间。铁素体-奥氏体或双相不锈钢的历史几乎与不锈钢一样长。在这80年的时期里出现了大量的双相合金。早在1930年的Avesta Steelworks，现已归属于Outokumpu Oyj，已经生产出名为453S的双相不锈钢铸件、锻件和板材。因而，这是第一批双相钢中的一种，此钢主要包含沈％的0，5%的附和1.5%110(以重量％表示)，具有约70%铁素体和30% 奥氏体的相平衡。与奥氏体不锈钢相比，此钢具有极大改善的机械强度，并因双相组织而较不趋于晶间腐蚀。采用这个时期的生产技术，此钢含有高水平的碳，没有刻意的氮添加，并且此钢在焊接区域表现出高的铁素体水平以及性质方面的一些下降。然而，这种基本的双相钢组合物随着更低的碳含量和更平衡的相比率而不断改善，这种双相钢种类依然存在于国家标准并是商业可获得的。这种基本组合物也成为很多后来双相钢发展的先驱。在20世纪70年代引入第二代双相钢，此时AOD转炉炼钢工艺改善了精炼钢的可能性，并使得向钢中添加氮变得容易。1974年双相钢获得了专利(德国专利2255673)，要求其因可控的相平衡而在焊接状态条件下耐晶间腐蚀。此钢在EN 1.4462号下标准化，并逐渐由一些钢铁生产商生产。后来，研究工作表明氮是在焊接操作期间控制相平衡的重要元素，高于上述专利和符合标准的大范围氮并不能给出相同的结果。今天这种优化的双相不锈钢种1.4462在很多供应商的大批量生产中占有统治地位。此钢的商品名为2205。在后来的发展中也用到关于氮的作用的知识，现代的双相钢根据总组成含有中等到高的氮水平。双相钢今天可分为节约型(lean)、标准(standard)和超级双相钢种。一般来讲，节约型双相钢表现出与具有标准号EN 1. 4301(ASTM304)和EN 1. 4401 (ASTM 316)奥氏体不锈钢一样水平的耐点蚀能力。采用与奥氏体钢种相比具有低得多的镍含量，节约型双相钢种可以更低的价格提供。一种第一节约型双相钢于1973年获得专利(美国专利 3736131)。此钢的一种目的应用是冷镦紧固件以及低镍含量和替代锰。另一种在1987年获得专利(美国专利479863 的节约型双相合金基本无钼以在某些环境下具有良好抵抗力。此钢被标准化为EN 1.4362(商品名2304)，并部分用于替代EN 1.4401种类的奥氏体不锈钢。这种2304钢也可具有在焊接区的高铁素体水平的问题，因为使用此钢种可以得到相当低的氮水平。Outokumpu在2000年取得新的节约型双相钢(LDX 2101)的专利权(欧洲专利1327008)，其目的是表现出特定的所需性能组合(profile)，且与EN 1. 4301型奥氏体不锈钢竞争具有低的原材料成本。在所谓的标准双相钢中，前面提到的钢1. 4462(商品名2205)是最成熟且占主导的钢种。为了满足多种性质要求兼具价格考虑，该钢种今天存在多种形式。如果指定此钢， 则可以获得不同的性质，这可成为一个问题。美国专利6551420做出了一种尝试以便为EN 1.4401(ASTM 316)型奥氏体不锈钢以及对双相不锈钢种2205提供低成本的替代品，其涉及了一种可焊接且可成型的双相不锈钢，其具有比EN 1.4401更高的耐腐蚀性，且对于在含氯环境中使用是特别有利的。在该美国专利6551420的实施例中描述了两种组合物，每种元素的范围在下面通过重量％ 表示0· 018-0. 021 % 碳，0. 46-0. 50 % 猛，0. 022 % 磷，0. 0014-0. 0034 % 硫，0. 44-0. 45 % 硅，20. 18-20. 25 % 铬，3. 24-3. 27 % 镍，1. 80-1. 84 % 钼，0. 21 % 铜，0. 166-0. 167 % 氮禾口 0. 0016%硼。对于这些实施例组合物，耐点蚀当量值PRE在28. 862和28. 908之间。当比较这些范围与在后面表2中描述的美国专利6551420所要求的范围时，所要求的范围对于实施例范围非常宽。从美国专利申请2004/0050463中也获知了一种具有良好热加工性的高锰双相钢 (表2中的化学组成)。在该公开中提到，如果铜含量限制在0-1. 0%且锰含量增加，则热加工性得到改善。此外，此美国专利申请中提到，在含钼双相不锈钢中，当钼含量不变时，随着锰含量的增加，热加工性得到改善。在锰含量不变而钼含量增加的情况下，热加工性变差。 此美国专利申请也描述了在含高锰的双相不锈钢中，钨和锰在热加工性的改善方面具有协同作用。然而，此美国专利申请也提到，在含低锰的双相不锈钢中，随着钨含量增加，热加工性降低。除化学组成外，决定双相不锈钢的热加工性的重要因素是相平衡。经验表明，含有高奥氏体含量的双相不锈钢组合物表现出低的热加工性，而较高的铁素体含量在这方面则是有益的。由于高的铁素体含量在可焊性方面具有不利作用，因此其在双相不锈钢合金的设计中对优化相平衡是重要的。美国专利申请2004/0050463没有描述关于显微组织中铁素体或奥氏体部分的任何内容，因此，采用热力学数据库ThermoCalc TCFE6对于双相不锈钢“试样17”和“试样观”计算了铁素体含量，在该美国专利申请中比较了其热加工性。在表1中是在三个温度下对于这些“试样17”和“试样28”计算的铁素体含量。表1美国专利申请2004/0050463中的铁素体含量
权利要求
1.双相不锈钢，其具有35-65体积％，优选40-60体积％铁素体的奥氏体-铁素体显微组织，具有良好可焊性、良好耐腐蚀性和良好热加工性，特征在于该钢包含0. 005-0. 04重量％的碳，0. 2-0. 7重量％的硅，2. 5-5重量％的锰，23-27重量％的铬，2. 5-5重量％的镍， 0. 5-2. 5重量％的钼，0. 2-0. 35重量％的氮，0. 1_1. 0重量％的铜，任选的少于1重量％的钨，少于0. 0030重量％的包含硼和钙的组中的一种或多种元素，少于0. 1重量％的铈，少于 0. 04重量％的铝，少于0. 010重量％的硫，余量为铁和偶存杂质。
2.根据权利要求1的双相不锈钢，其特征在于该钢含有2.5-4. 5重量％，优选2. 8-4. 0 重量％的锰。
3.根据权利要求1或2的双相不锈钢，其特征在于该钢含有2346重量％，优选23-25重量％的铬。
4.根据权利要求1、2或3的双相不锈钢，其特征在于该钢含有3-5重量％，优选3-4.5重量％的镍。
5.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢含有1.0-2. 0重量％，优选 1.5-2. 0重量％的钼。
6.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢含有0.2-0. 32重量％，优选 0. 23-0. 30重量％的氮。
7.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢的屈服强度至少为500MPa。
8.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢的断裂强度高于700MPa。
9.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢的耐点蚀当量PRE在30与 36之间，优选32与36之间，更加优选33与35之间。
10.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于该钢的临界点蚀温度CPT高于 40 "C。
11.根据前述任一权利要求的双相不锈钢，其特征在于面积收缩(Ψ)在温度范围 1000-1200°C时为 90. 0%禾口 97. 之间。
全文摘要
本发明涉及一种含有35-65体积％的奥氏体-铁素体显微组织，优选40-60体积％铁素体的双相不锈钢，其具有良好可焊性、良好耐腐蚀性和良好热加工性。此钢包含0.005-0.04重量％的碳，0.2-0.7重量％的硅，2.5-5重量％的锰，23-27重量％的铬，2.5-5重量％的镍，0.5-2.5重量％的钼，0.2-0.35重量％的氮，0.1-1.0重量％的铜，任选的少于1重量％的钨，少于0.0030重量％的包含硼和钙的组中的一种或多种元素，少于0.1重量％的铈，少于0.04重量％的铝，少于0.010重量％的硫，余量为铁和偶存杂质。
文档编号C22C38/44GK102257174SQ200980150734
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月19日
发明者E·舍丁, J-O·安德森, M·里尔亚斯, P·约翰森, P·萨穆尔森, S·里勒 申请人:奥托库姆普联合股份公司