一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢及其制造方法技术

一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢及其制造方法，其化学成分的重量百分比为：C：0.03～0.06％，Si：0.1～1.0％，Mn：5.0～7.0％，P≤0.06％，S≤0.01％，Cr：16.0～17.0％，Ni：2.0～3.0％，Mo：1.0～1.5％，Cu：2.5～3.5％，N：0.15～0.25％，V：0.1～0.3％，Sn：0.05～0.5％，B：0.001～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且需满足：22≤Cr+3.3Mo+16N≤26。本发明专利技术通过较低的成本实现了提高材料耐酸雨腐蚀能力的目的，本发明专利技术钢在5％稀硫酸中的腐蚀速率≤30g/(m2·h)，室温抗拉强度≥800MPa，可部分替代304不锈钢使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及奥氏体不锈钢，具体涉及一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢及其制造方法。
技术介绍
众多发展中国家包括中国都存在因快速工业化而导致环境严重破坏的问题，其中，酸雨腐蚀问题在部分地区非常严重。这必然导致大量室外不锈钢建筑物、装饰件等因酸雨导致生锈腐蚀和老化过快，降低了使用寿命。目前，大气中酸雨腐蚀的介质主要是稀硫酸。因此，提高不锈钢在稀硫酸中的耐蚀性非常重要。此外，许多室外金属物体多为结构件，起到支撑的作用，材料的强度不能太低。因此，开发耐稀硫酸腐蚀和高强度的材料对于解决上述问题非常关键。通常，室外公共场所所用金属制品、焊管一般采用304或者316不锈钢，其具有良好的耐腐蚀性和综合性能。但是近年来镍价波动异常剧烈，给含8％以上镍含量的304、316等不锈钢的生产带来了巨大的风险和不稳定性。因此，4％以下的低镍或无镍铬锰系奥氏体不锈钢开发已受到人们的高度关注。同时，304类不锈钢在稀硫酸中的耐蚀性能一般，因此，非常迫切地需要开发更高等级的耐稀硫酸腐蚀的廉价产品。低镍型铬锰系奥氏体不锈钢具有优良的机械性能和一定的耐蚀性能，可以满足部分腐蚀环境条件下的使用要求。但另一方面，低镍铬锰系奥氏体不锈钢的性能特别是耐腐蚀性能参差不齐，部分该类不锈钢产品的铬含量较低，在13～14％之间，直接导致其耐蚀性很差，不能满足有一定耐蚀要求的使用环境，如潮湿、接触雨水的环境。根据国标GB/T4334.6-2000《不锈钢5％硫酸腐蚀试验方法》，这些不锈钢在5％稀硫酸的腐蚀速度非常快，通常在100g/(m2·h)以上，不能在室外大气环境中长期暴露使用。而普通的ASTM标准中201钢种，耐蚀性尚可，但其耐稀硫酸腐蚀的能力较差，该类钢种长期暴露在雨天特别是酸雨环境中容易发生腐蚀，其耐稀硫酸的能力有待进一步提高。因此，开发价格低廉且稳定的节镍型奥氏体不锈钢，使其在室外环境中部分替代304不锈钢产品使用，是有重大意义的。目前，有多种方法提高不锈钢在稀硫酸等还原性酸中的耐腐蚀性能，通常通过提高Cr含量或者添加Mo含量从总体上来提高钢种的耐蚀性，或者加入少量的Cu来提高耐还原性酸的腐蚀性能。另一方面，近年来出现通过添加Sn来提高耐腐蚀性能，虽然目前含Sn的铁素体和马氏体不锈钢的耐蚀性总体上都有所提升，但其在硫酸中依然腐蚀严重，而且其成形性较差，无法在成形性要求较高的应用领域替代304不锈钢；而且，含Sn的铁素体和马氏体不锈钢的强度较低，不能用于强度要求较高的支撑件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢及其制造方法，可大大改善不锈钢耐稀硫酸腐蚀的性能，提高强度，该钢在5％稀硫酸中的腐蚀速率≤30g/(m2·h)，室温抗拉强度≥800MPa，并大幅度降低成本，可应用于室外受到酸雨腐蚀的制品、装饰、焊管等行业，部分替代304不锈钢。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C：0.03～0.06％，Si：0.1～1.0％，Mn：5.0～7.0％，P≤0.06％，S≤0.01％，Cr：16.0～17.0％，Ni：2.0～3.0％，Mo：1.0～1.5％，Cu：2.5～3.5％，N：0.15～0.25％，V：0.1～0.3％，Sn：0.05～0.5％，B：0.001～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：22≤Cr+3.3Mo+16N≤26。进一步，所述耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢在5％稀硫酸中的腐蚀速率≤30g/(m2·h)，室温抗拉强度≥800MPa。本专利技术涉及的各化学元素的作用如下：C：C是强烈形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，C对室温下形成奥氏体组织起到重要作用。但是C含量太高会降低不锈钢的塑性，而且对不锈钢的耐蚀性不利。因此，本专利技术钢中控制C含量较低，为0.03～0.06％。Si：Si是铁素体形成和稳定元素。Si在熔炼过程中用于脱氧，同时Si可以提高铁素体相的高温强度，因此一般不锈钢中含有0.2％以上的Si。但是Si含量过高时将降低N的溶解度，并加速金属间相的析出。因此，本专利技术钢中控制Si含量为0.1～1.0％。Mn：Mn是比较弱的奥氏体形成元素，但在不锈钢中是强烈的奥氏体组织稳定元素，并能提高N在钢中的溶解度。在节镍型铬锰系奥氏体不锈钢中，Mn与钢中C、N等元素复合作用，取代部分昂贵的Ni，确保不锈钢在室温下为奥氏体组织。为确保奥氏体组织的稳定性，并节省Ni的使用量，本专利技术控制Mn含量为5.0～7.0％。P和S：P和S在不锈钢中被视为有害元素，影响不锈钢的塑性和耐蚀性，一般来说，P和S含量越低越好。基于目前生产水平，控制P≤0.06％，S≤0.01％。Cr：Cr是钢获得耐腐蚀性能的最重要元素。由于Cr是显著增强耐腐蚀性能的元素，为保证良好的耐蚀性，本专利技术钢中Cr含量控制在16.0％以上。但Cr是主要的铁素体形成元素，过高的Cr将导致材料中出现铁素体相，不能保证室温状态下获得完全无磁的奥氏体，因此需要相应更高的镍当量与之配合，以保证获得室温奥氏体组织。因此，本专利技术钢中Cr含量控制在16.0～17.0％。Ni：Ni是形成和稳定奥氏体相最重要的元素，并且还可以增强不锈钢抗还原性酸的能力并提高加工性能，但为了降低成本，较常规304不锈钢，本专利技术大大降低了Ni的含量，限制Ni含量在2.0～3.0％。Mo：Mo的作用主要是提高不锈钢在还原性介质(比如H2SO4、H3PO4以及一些有机酸和尿素环境)的耐蚀性，并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能。Mo的耐点蚀和耐缝隙腐蚀的能力相当于Cr的3倍左右。但Mo含量过高时会导致合金成本高，同时导致钢种的热加工性变差，且恶化钢的塑性和韧性。因此，本专利技术限制Mo含量在1.0～1.5％。N：N在不锈钢中是非常强烈地形成、稳定和扩大奥氏体区的元素。N在不锈钢中除了可以替代贵重金属如Ni之外，还可以在不明显降低材料塑性和韧性的前提下明显提高材料的强度，还具有提高不锈钢的不锈性、耐蚀性以及延缓碳化物的析出等作用。但由于N在不锈钢中的溶解度有限，当N含量过高时，将提高冶炼和热加工的难度，尤其是N含量的提高将导致严重的热轧边裂，使其难以在现有产线上进行生产。因此，本专利技术钢中N含量控制在0.15～0.25％。Cu：Cu是一种奥氏体形成元素，可以改善不锈钢冷加工性能并提高在还原性酸如稀硫酸中的耐腐蚀能力。通过Cu和Sn的复合作用，能更有效的协同提高不锈钢在稀硫酸中的抗腐蚀性能。同时Cu能显著改善材料的冷加工性能，如深冲性能等。但是，Cu含量不能过高，过高的Cu含量会导致不锈钢的热加工性能变差，同时提高酸洗难度。因此，本专利技术钢中Cu含量控制在2.5～3.5％。Sn：Sn是固溶强化元素，使材料的强度提高，Sn能同时改善不锈钢表面钝化膜的特性，Sn的氧化物在钝化膜中富集能提高其稳定性和再修复能力从而提高不锈钢的耐蚀性，但Sn是低熔点金属，过高会引起热加工时的脆性。因此，本专利技术钢中Sn含量控制在0.05～0.5％。V：V和C、N都有很强的亲和力，在钢中主要以碳化物或氮化物形态存在，起到细化晶粒、提高不锈钢材料强度的作用。同时V对C的固定作用，可改善不锈钢的耐蚀性能特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C：0.03～0.06％，Si：0.1～1.0％，Mn：5.0～7.0％，P≤0.06％，S≤0.01％，Cr：16.0～17.0％，Ni：2.0～3.0％，Mo：1.0～1.5％，Cu：2.5～3.5％，N：0.15～0.25％，V：0.1～0.3％，Sn：0.05～0.5％，B：0.001～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：22≤Cr+3.3Mo+16N≤26。

【技术特征摘要】
1.一种耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C：0.03～0.06％，Si：0.1～1.0％，Mn：5.0～7.0％，P≤0.06％，S≤0.01％，Cr：16.0～17.0％，Ni：2.0～3.0％，Mo：1.0～1.5％，Cu：2.5～3.5％，N：0.15～0.25％，V：0.1～0.3％，Sn：0.05～0.5％，B：0.001～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：22≤Cr+3.3Mo+16N≤26。2.根据权利要求1所述的耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢在5％稀硫酸中的腐蚀速率≤30g/(m2·h)，室温抗拉强度≥800MPa。3.如权利要求1所述的耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)冶炼、铸造按权利要求1所述成分配比冶炼，冶炼后模铸或连铸成铸坯；2)热轧加热温度为1150～1250℃，保温时间按照每1mm铸坯厚度加热1～2分钟计算，终轧温度≥950℃，然后水冷至600～700℃卷取，再空冷至室温；3)热轧退火、酸洗将热轧板在1000～1100℃进行固溶退火，退火时间按每1mm热轧板厚度加热1～2分钟计算，然后以10～50℃/s的速度冷却至600～700℃，再空冷至室温，并进行酸洗。4.如权利要求1所述的耐酸雨腐蚀的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)冶炼、铸造按权利要求1所述成分配比冶炼，冶炼后模铸或连铸成铸坯；2)热轧加热温度为1150～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴狄峰，季灯平，陈炳铨，
申请(专利权)人：宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31