本发明涉及一种双相不锈钢热加工，尤其涉及一种双相不锈钢及其热加工方法。
背景技术：
双相不锈钢的强度高于奥氏体不锈钢，耐晶间腐蚀和应力腐蚀性能优异，在压力容器、石油化工及建筑结构中的应用越来越广泛。
由于双相不锈钢的合金含量高，高温组织中奥氏体和铁素体两相共存，高温组织中奥氏体和铁素体两相比例随着温度变化而不同。两相比例的差异导致变形不协调，在热加工过程中容易产生表面裂纹或者边部开裂严重的现象。
技术实现要素：
鉴于上述情况，本发明旨在提供一种双相不锈钢及其热加工方法，解决了现有技术中双相不锈钢在热加工过程中容易产生表面裂纹或者边部开裂的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种双相不锈钢的热加工方法，包括如下步骤：
将双相不锈钢铸坯从装炉温度升高至800℃，进行第一次升温；从800℃升温至980℃，进行第二次升温；从980℃升温至1180℃～1200℃，进行第三次升温；第二次升温速率大于第一次升温速率，第三次升温速率小于第二次升温速率。
进一步地，第三次升温的升温速率大于第一次升温的升温速率。
进一步地，第一次升温的升温速率为60℃/h～120℃/h；第二次升温的升温速率为200℃/h～300℃/h；第三次升温速率为100℃/h～150℃/h。
进一步地，在第一次升温后，还包括如下步骤：对第一次升温后的双相不锈钢铸坯进行保温，保温时间为20min～50min。
进一步地，在第三次升温之后，还包括如下步骤：对第三次升温后的双相不锈钢铸坯进行保温，保温时间为1.5h～3.0h。
进一步地，双相不锈钢铸坯的装炉温度为500℃以下。
进一步地，在第三次升温之后，还包括如下步骤：对第三次升温后的双相不锈钢铸坯进行轧制和冷却，开轧温度为1160℃～1180℃，终轧温度为980℃～1040℃。
进一步地，在第一次升温之前，还包括如下步骤：对双相不锈钢铸坯表面进行扒皮，去除铸坯表面缺陷。
进一步地，双相不锈钢的组成成分按质量百分比为：c0.015～0.025，si0.35～0.45，mn1.20～1.40，cr22.0～23.0，ni5.00～5.50，mo2.80～3.50，n0.10～0.20，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本发明还提供了一种双相不锈钢，采用上述热加工方法进行热加工。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
a)本发明提供的双相不锈钢的热加工方法，采用阶梯加热制度，在三次升温过程中，第二次升温(800℃～980℃)的升温速率最大。本发明的研究发现，对于2205双相不锈钢来说，在热加工过程中，存在脆性相析出的敏感温度区间，大约在800℃～980℃。由于第二次升温的速率最大，使得双相不锈钢能够快速通过上述脆性相析出的敏感温度区间，减少双相不锈钢中的脆性相析出，有效控制高温组织中奥氏体和铁素体两相比例，提高双相不锈钢的塑性，减少在热加工过程中产生表面裂纹或者边部开裂。
b)本发明提供的双相不锈钢的热加工方法，通过控制加热制度，消除了开裂等缺陷造成的后续加工修磨，减少了工序，提高了成材率，最终获得的双相不锈钢钢件的表面质量优良。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的双相不锈钢热加工方法的加热制度示意图；
图2为本发明实施例一的双相不锈钢钢板的表面质量图；
图3为本发明实施例三的双相不锈钢圆钢的表面质量图；
图4为本发明实施例五的双相不锈钢螺纹钢筋的表面质量图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明提供了一种双相不锈钢的热加工方法，如图1所示，采用阶梯加热制度，包括如下步骤：将双相不锈钢铸坯从装炉温度升高至800℃，进行第一次升温；从800℃升温至980℃，进行第二次升温；从980℃升温至1180℃～1200℃，进行第三次升温。其中，第二次升温速率大于第一次升温速率，第三次升温速率小于第二次升温速率，也就是说，在三次升温过程中，第二次升温(800℃～980℃)的升温速率最大。
需要说明的是，第三次升温的最高温度高于1200℃，会导致奥氏体和铁素体两相比例相差悬殊，在随后的热轧过程中容易引起开裂。
与现有技术相比，本发明提供的双相不锈钢的热加工方法，采用阶梯加热制度，在三次升温过程中，第二次升温(800℃～980℃)的升温速率最大。本发明的研究发现，对于2205双相不锈钢来说，在热加工过程中，存在脆性相析出的敏感温度区间，大约在800℃～980℃。由于第二次升温的速率最大，使得双相不锈钢能够快速通过上述脆性相析出的敏感温度区间，减少双相不锈钢中的脆性相，有效控制高温组织中奥氏体和铁素体两相比例，提高双相不锈钢的塑性，减少在热加工过程中产生表面裂纹或者边部开裂。
此外，上述双相不锈钢的热加工方法，通过控制加热制度，消除了开裂等缺陷造成的后续加工修磨，减少了工序，提高了成材率，最终获得的双相不锈钢钢件的表面质量优良。
为了保证双相不锈钢铸坯在热加工过程中的温度均匀性，第三次升温的升温速率可以大于第一次升温的升温速率。这是因为，在第一次升温过程中，铸坯处于低温区，热量在温度相对较低的铸坯中传递速率较小，升温速率过快会导致铸坯内部温度不均匀，产生内部应力，容易产生开裂等问题；适当降低升温速率，可以使铸坯的第一次升温时间相对延长，从而能够保证第一次升温后，铸坯的温度均匀性，从而避免裂纹的产生。而在第三次升温过程中，铸坯经过第二次升温的加热后，处于高温区，合金元素已经完全固溶，热量在温度相对较高的铸坯中传递速率较快，为了提高两相组织的均匀性和合金元素均匀固溶，相比于第二次升温，可适当降低第三次升温的升温速率；但是，从热加工效率考虑，相比于第一次升温，可以适当提高第三次升温的升温速率。
为了进一步控制高温组织中奥氏体和铁素体两相比例，第一次升温的升温速率可以控制在60℃/h～120℃/h；第二次升温的升温速率可以控制在200℃/h～300℃/h，第三次升温速率可以控制在100℃/h～150℃/h。
为了保证第一次升温后铸坯的温度均匀性，在第一次升温后，第二次升温之前，还需要对第一次升温后的双相不锈钢铸坯进行保温，保温时间为20min～50min。使得铸坯在升温速度调整过程中能够平稳过渡，有利于铸坯组织均匀，但是，由于保温时间达到50min后，铸坯的温度均匀性基本上达到极限值，进一步延长保温时间反而会导致脆性相析出。
同样地，为了合金元素完全固溶之后能够充分地均匀化，在第三次升温之后仍然需要对第三次升温后的双相不锈钢铸坯进行保温，保温时间为1.5h～3.0h。在第三次升温后，进行时间充足的保温，使得两相组织和固溶后的合金元素能够充分的均匀化，减小铸坯内部应力，避免产生裂纹。
为了进一步保证第一次升温过程中的升温时间足够长，上述热加工方法中，双相不锈钢铸坯的装炉温度可以控制在500℃以下。过高的装炉温度，会导致装炉温度与第一次升温的最终温度(800℃)之间的温度区间过小，第一次升温的升温时间过短，不利于双相不锈钢铸坯的温度均匀性。
可以理解的是，为了使第三次升温后的铸坯达到需要的尺寸，在第三次升温之后，还包括如下步骤：对第三次升温后的双相不锈钢铸坯进行轧制和冷却，开轧温度为1160℃～1180℃，终轧温度为980℃～1040℃。需要说明的是，将终轧温度限定在上述范围内，可以适当降低双相不锈钢铸坯的边部降温速率，避免在轧制过程中产生边部裂纹，且终轧温度在980℃以上，双相不锈钢铸坯的塑性较好，可以避免出现裂纹。
对于冷却的方式，可以根据后续固溶处理工艺及组织性能要求确定采用空冷或水冷。而对于轧制的具体工艺以及轧制的道次，可以根据钢件最终的形状和尺寸进行设计，在此不一一详述。
可以理解的是，为了进一步提高双相不锈钢钢件的表面质量，在第一次升温之前，还包括对铸坯进行预处理，具体来说，对双相不锈钢铸坯表面进行扒皮，去除铸坯表面缺陷。
示例性地，上述双相不锈钢的组成成分按质量百分比为：c0.015～0.025，si0.35～0.45，mn1.20～1.40，cr22.0～23.0，ni5.00～5.50，mo2.80～3.50，n0.10～0.20，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。上述双相不锈钢(2205)的热加工方法尤其适用于上述组成成分的双相不锈钢，将上述加热制度应用于上述组成成分的双相不锈钢，能够有效地控制双相不锈钢钢件的表面质量优良，取得了意想不到的有益效果。
实施例一
本实施例中，双相不锈钢铸坯的组成成分按质量百分比为：c0.015，si0.45，mn1.20，cr23.0，ni5.00，mo3.50，n0.10，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本实施例的双相不锈钢的热加工方法包括如下步骤：
步骤1：将铸造100kg的双相不锈钢铸坯表面扒皮，去除铸坯表面缺陷；
步骤2：装炉温度为500℃，将铸坯从装炉温度升至800℃，升温速率控制在120℃/h，保温50min；
步骤3：将铸坯从800℃升至980℃，升温速率控制在300℃/h；
步骤4：将铸坯从980℃升至1180℃，升温速率控制在150℃/h，保温1.5h；
步骤5：轧制5道次，轧后水冷，成品规格厚度20mm，开轧温度1160℃，终轧温度1039℃。
通过观察可知，钢件表面质量良好，无表面及边部开裂现象，如图2所示。
实施例二
本实施例中，双相不锈钢铸坯的组成成分按质量百分比为：c0.025，si0.35，mn1.40，cr22.0，ni5.00，mo2.80，n0.20，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本实施例的双相不锈钢的热加工方法包括如下步骤：
步骤1：将铸造100kg的双相不锈钢铸坯表面扒皮，去除铸坯表面缺陷；
步骤2：装炉温度为500℃，将铸坯从装炉温度升至800℃，升温速率控制在120℃/h，保温20min；
步骤3：将铸坯从800℃升至980℃，升温速率控制在300℃/h；
步骤4：将铸坯从980℃升至1180℃，升温速率控制在150℃/h，保温1.5h；
步骤5：轧制7道次，轧后水冷，成品规格厚度12mm，开轧温度1160℃，终轧温度1030℃。
通过观察可知，钢件表面质量良好，无表面及边部开裂现象。
实施例三
本实施例中，双相不锈钢铸坯的组成成分按质量百分比为：c0.020，si0.35～0.45，mn1.28，cr22.3，ni5.30，mo3.20，n0.16，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本实施例的双相不锈钢的热加工方法包括如下步骤：
步骤1：将铸造200kg的双相不锈钢铸坯表面扒皮，去除铸坯表面缺陷；
步骤2：装炉温度为500℃，将铸坯从装炉温度升至800℃，升温速率控制在80℃/h，保温30min；
步骤3：将铸坯从800℃升至980℃，升温速率控制在230℃/h；
步骤4：将铸坯从980℃升至1200℃，升温速率控制在150℃/h，保温2.5h；
步骤5：反复锻造拔长，锻后空冷，成品规格厚度φ14mm，开轧温度1180℃，终轧温度996℃。
通过观察可知，锻棒表面质量良好，无表面及边部开裂现象，如图3所示。
实施例四
本实施例中，双相不锈钢铸坯的组成成分按质量百分比为：c0.020，si0.35～0.45，mn1.28，cr22.3，ni5.30，mo3.20，n0.16，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本实施例的双相不锈钢的热加工方法包括如下步骤：
步骤1：将铸造300kg的双相不锈钢铸坯表面扒皮，去除铸坯表面缺陷；
步骤2：装炉温度为300℃，将铸坯从装炉温度升至800℃，升温速率控制在80℃/h，保温40min；
步骤3：将铸坯从800℃升至980℃，升温速率控制在200℃/h；
步骤4：将铸坯从980℃升至1200℃，升温速率控制在150℃/h，保温3h；
步骤5：反复锻造拔长，锻后空冷，成品规格厚度φ50mm，开轧温度1180℃，终轧温度1032℃。
通过观察可知，锻棒表面质量良好，无表面及边部开裂现象。
实施例五
本实施例中，双相不锈钢铸坯的组成成分按质量百分比为：c0.020，si0.35～0.45，mn1.28，cr22.3，ni5.30，mo3.20，n0.16，p≤0.010，s≤0.005，余量为fe以及不可避免的杂质。
本实施例的双相不锈钢的热加工方法包括如下步骤：
步骤1：将铸造1000kg的双相不锈钢铸坯表面扒皮，去除铸坯表面缺陷；
步骤2：装炉温度为300℃，将铸坯从装炉温度升至800℃，升温速率控制在80℃/h，保温40min；
步骤3：将铸坯从800℃升至980℃，升温速率控制在200℃/h；
步骤4：将铸坯从980℃升至1200℃，升温速率控制在100℃/h，保温3h；
步骤5：反复轧制拔长，轧后水淬，成品规格厚度φ25mm，开轧温度1180℃，终轧温度1090℃。
通过观察可知，轧制的圆钢表面质量良好，无表面及边部开裂现象，如图4所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。