高强度马氏体不锈钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种不锈钢及其生产方法，尤其是一种高强度马氏体不锈钢板及其生 产方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国对海洋战略的越来越重视，十八大报告指出，要提高海洋资源开发能力， 坚决维护国家海洋权益，向海洋强国的梦想推进。这些要求需要我们建造更多的各种舰艇 和大型船舶，因此急需能应用在舰艇船舶方面的高性能钢板。舰艇船舶的工作环境对钢板 性能的要求比较严格，要求其具有良好的低温冲击韧性和有较高的屈服强度，以及高强度、 高韧性、耐腐蚀性。
[0003] 0Crl6Ni5Mol不锈钢是在0Crl3Ni5Mo基础上发展起来的新型不锈钢种，具有良好 的综合性能，其强度高、韧性好，优良的抗腐蚀性能，以及焊接性能；因此，可以作为舰艇以 及大型船舶上重要的部件。
[0004] 0Crl6Ni5M〇l钢板虽然具有良好的综合性能，但是其技术含量高，生产过程中特别 容易出现炸裂、板型无法保证、性能不稳定等问题，生产难度极大；且在应用中容易出现韧 性偏低，开裂，组织异常等现象。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的高强度马氏体不锈钢板；本发明还 提供了一种高强度马氏体不锈钢板的生产方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所述钢板化学成分的质量百分含量为：C < 0. 06%、 Si 彡 1. 00%、Mn 彡 1. 00%、P 彡 0. 030%、S 彡 0. 015%、Cr 15. 00% ~17. 00%、Ni 4. 50% ~ 5. 50%、Mo 0? 80%~1. 20%、H彡0? 00025%、N彡0? 020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007] 优选的，所述钢板化学成分的质量百分比为：C 0. 02%~0. 06%、Si 0. 50%~ 1. 00%、Mn 0? 50% ~1. 00%、P 彡 0? 030%、S 彡 0? 015%、Cr 15. 00% ~17. 00%、Ni 4. 50% ~ 5. 50%、Mo 0? 80%~1. 20%、H彡0? 00025%、N彡0? 020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008] 本发明钢板各化学成分及含量的作用是： 碳（C):碳对钢的强度、冲击韧性、焊接性能都有显著影响。钢中含碳量增加，屈服强度 和抗拉强度会升高，但塑性和冲击韧性会降低；碳含量低会影响控乳效果，也会增大冶炼控 制难度，碳含量高，又会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力，所以不锈钢钢的碳含量范 围控制在彡0. 06%，最好为0. 02%~0. 06%。
[0009] 硅（Si):在炼钢过程中硅是重要的还原剂和脱氧剂。如果钢中含硅量超过0. 50%， 硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服强度和抗拉强度，当硅含量过高时会降 低钢的塑性、韧性和焊接性，所以硅含量范围彡1. 〇〇%，最好为0. 50%~1. 00%。
[0010] 锰(Mn):锰成本低廉，能增加钢的强度、韧性和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热 加工性能。在炼钢过程中，锰还是良好的脱氧剂和脱硫剂，钢中加入0. 50%以上时较一般钢 不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度。锰含量过高时会降低钢材的焊接性能，因此锰 含量彡1. 00%，最好为0? 50%~1. 00%。
[0011] 磷（P):在一般情况下，磷在钢都是有害元素，会增加钢的冷脆性，使钢材的焊接性 能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于〇. 045%，优质钢要求更 低些，因此尽量减少钢中的磷含量，但是在冶炼不锈钢时，钢中磷更难去除，在能满足使用 性能的情况下，将磷含量限定为P < 〇. 030%，以利于降低生产成本。
[0012] 硫（S):硫在钢中也是有害元素，在钢中与铁生成化合物硫化亚铁，硫化亚铁与 铁形成共晶体，它的熔点低，当钢材加热到1000 °C左右进行乳制或锻造时，沿晶界分布的 Fe-FeS共晶已经熔化，各晶粒间的连接被破坏，导致钢材开裂，即产生热脆性。因此硫能 降低钢的延展性和韧性，降低钢的耐腐蚀性。因此应尽量减少硫在钢中的含量，硫含量要 求越低，炼钢成本要高，在能保证性能的前提下降低生产成本，本申请钢中硫含量限定在 S ^ 0. 015%〇
[0013] 铬（Cr):其含量对钢板的强度、塑性和冲击韧性均有较大影响，因为铬既能固溶 于铁素体和奥氏体中，又能与钢中的碳形成多种碳化物；铬固溶于奥氏体时，可提高钢的 淬透性，当铬与碳形成复杂碳化物，并在钢中弥散析出时，可起到弥散强化作用，由于铬提 高淬透性和固溶强化，所以能提高钢在热处理状态下的强度和硬度。铬能提高钢的抗氧化 性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的主要合金元素，本发明的铬含量为Cr 15. 00%~ 17. 00%〇
[0014] 镍（Ni):镍是不锈钢中的主要成分，关系到不锈钢的性能和成本。镍能提高钢的强 度，同时也能提高钢的塑性和韧性，能较大幅度提高低温冲击韧性，因为镍在钢中通过在塑 性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性；镍还可提高合金钢的淬透性，并改善钢在低温 下的韧性，使韧脆转变温度降低。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能 力，镍含量为Ni 4. 5〇%~5. 5〇%。
[0015] 钼（Mo):钼能使钢的晶粒细化，存在与于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作 用，提高淬透性和高温强度，在高温时能保持足够的强度和抗蠕变能力，提高钢的机械性 能。还可以抑制合金钢由于高温加热引起的回火脆性。钼在乳制过程中可增大对奥氏体再 结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化。但过多的钼会损害焊接时形成的热影 响区的韧性，降低钢的可焊性且成本比较高，本发明中钼含量为0. 80%~1. 20%。
[0016] 氮（N):氮在不锈钢中可以增加合金的固溶强化，提高钢的强度、改善抗腐蚀性能 和韧性，对于不锈钢生产来说，钢中氮含量的提高，意味着生产难度的大幅增加，而且控制 难度提高，因此本钢中氮含量要求为N多0. 020%。
[0017] 本发明方法包括开坯工序、乳制工序和热处理工序；所述钢板化学成分的质量百 分含量如上所述； 所述开坯工序：开坯中全程采用避水快速乳制，不用立棍挤压；钢锭开坯后装入缓冷 坑缓冷扩氢； 所述乳制工序：钢坯出炉后立即乳制，且每道次的压下量< l〇mm，直接乳制到所要求 的板厚； 所述热处理工序：采用淬火+回火的热处理工艺。
[0018] 本发明方法所述开坯工序：装钢前晾炉到300°C及以下，焖钢时间多5h ;采用 低速烧钢，最高加热温度1180°C，加热时间90~96h，然后进行开坯乳制；开坯后降温至 650°C~670°C装入缓冷坑，在650°C~670°C保温时间彡5h后随炉降温到150°C~250°C。 所述低速烧钢过程为：400°C以下时，升温速度< 10°C /h;400°C~650°C时，升温速度 < 20°C /h ;650°C ~900°C 时，升温速度< 30°C /h。
[0019] 本发明方法所述乳制工序：乳制过程全程避水；钢坯的最高加热温度1180°C，均 热温度1160°C，钢坯在预热段加热时间彡120min，加热段停留时间彡180min。所述乳制工 序中钢坯的加热工艺：钢坯入炉前在炉门口处烘烤60min及以上，入炉后打开炉门进行预 热，钢坯在预热段停留90min及以上，预热段，炉尾温度< 600°C，预热段加热温度< 800°C; 钢坯在加热段的最高加热温度< 1180°C ;钢坯在均热段停留时间多120min，均热温度 1160±5°C ;乳制后进行矫直。所述预热段和加热段的升温速度为：400°C以下时，升温速度 彡4°C /min ;400°C~650°C时，升温速度彡6°C /min ;650°C~900°C时，升温速度彡10°C / min，900°C~1180°C时，升温速度彡 10°C /min。
[0020] 本发明方法所述热处理工序：淬火温度9