一种双相不锈钢及其固溶处理工艺制造技术

本发明专利技术属于双相不锈铸钢材料技术领域，具体涉及一种双相不锈钢及其固溶处理工艺，所提供的双相不锈钢通过Mn‑N代Ni方式降低生产成本，其化学成分和质量百分比为：C≤0.03%；Si≤0.75%；Mn：2.00%~4.00%；S≤0.02%；P≤0.04%；Cr：20.5%~21.5%；Ni：1.5%~2.5%；N：0.15%~0.20%；剩余部分为铁及不可避免的杂质。在铸态下经1150℃固溶处理2h水淬后，其抗拉强度及耐蚀性能与现有奥氏体不锈钢304及节约型双相不锈钢LDX 2101相比要好，同时生产成本低。

A kind of duplex stainless steel and its solution treatment process

The invention belongs to the technical field of double phase stainless steel material, in particular relates to a double phase stainless steel and solid solution treatment, dual phase stainless steel provided by Mn N Ni generation mode to reduce the production cost, the chemical composition and quality percentage: C = 0.03%; Si = 0.75%; Mn: 2.00%~4.00%; S = 0.02% P = 0.04%; Cr:20.5%~21.5%; N:0.15%~0.20%; Ni:1.5%~2.5%;; the remaining part of iron and unavoidable impurities. As cast by 1150 DEG 2H solution treatment after water quenching, LDX 2101 better than its tensile strength and corrosion resistance of austenitic stainless steel with the existing 304 duplex stainless steel and saving the production cost is low, at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种双相不锈钢及其固溶处理工艺
本专利技术属于双相不锈铸钢材料
，更具体涉及一种双相不锈钢及其固溶处理工艺。
技术介绍
双相不锈钢（DuplexStainlessSteel，简称DSS）指的是固溶组织由铁素体（α）与奥氏体（γ）组成，且较少相含量大于30%的不锈钢钢种。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢具有高韧性、低脆性转变温度、优异的焊接性能；而与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有强度更高、耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐疲劳腐蚀性能更好等特点。近年来，受市场经济的影响，双相不锈钢呈现出两个发展趋势。一是充分发挥双相不锈钢高强度、良好耐蚀性能的特点，发展超级双相不锈钢，以代替904L等超级奥氏体不锈钢。二是充分发挥双相不锈钢资源节约的优势，发展节约型双相不锈钢。作为后者，国内外科研工作者与不锈钢制造企业通过采取增加价格低廉的锰或氮含量来替代价格昂贵的镍和钼，从而达到与其他不锈钢同等或以上的使用性能。作为节约型双相不锈钢目前重要的发展趋势之一的节镍型双相不锈钢，其优良的力学性能及耐蚀性能是建立在两相化学成分取得良好平衡，无缺陷及无有害相析出的基础上。若能在提高其力学性能及耐腐蚀性能的基础上降低生产成本，这对资源节约型双相不锈钢的应用及推广具有一定作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种双相不锈钢及其固溶处理工艺以获得性能优异的双相不锈钢。本专利技术的双相不锈钢成分为：按质量分数计，C≤0.03%；Si≤0.75%；Mn：2.00%~4.00%；S≤0.02%；P≤0.04%；Cr：20.5%~21.5%；Ni：1.5%~2.5%；N：0.15%~0.20%；剩余部分为铁及不可避免的杂质。本专利技术的热处理工艺是：双相不锈钢在1000-1200℃进行固溶处理2h后水淬，固溶处理在箱式电阻炉中进行。固溶处理最佳工艺为：1150℃固溶2h后水淬。本专利技术的优异效果：（1）通过对双相不锈钢试样的固溶处理，随固溶温度的升高，二次奥氏体逐渐消失，在1150℃时奥氏体与铁素体组织逐渐变得最均匀。因此最佳的固溶处理温度为1150℃。（2）通过对双相不锈钢试样的固溶处理，随固溶温度的升高，材料的硬度呈先降低后升高再降低趋势，抗拉强度呈先升高后降低趋势。但均在1150℃达到最大值，因此最佳的固溶处理温度为1150℃。（3）通过对双相不锈钢试样的固溶处理，随固溶温度的升高，试样的腐蚀电流密度（Icorr）呈先下降后上升趋势，在1150℃时最小，因此最佳的固溶处理温度为1150℃。（4）本专利技术相对于现有节约型双相不锈钢LDX2101，其Cr、Mo元素含量较低，成本降低约100元/吨，相对于奥氏体不锈钢SUS304其Ni元素含量大大降低，成本降低约800元/吨。但其在力学及耐点蚀性能方面均高于上述2种不锈钢，故可替代上述不锈钢钢种应用于油气产业、化肥工业、桥梁建筑、海洋工业及化学品船等行业。附图说明图1为实施例1、2样品经不同温度固溶处理后金相组织图；图1-1中a1图为实施例1样品在1000℃下固溶处理后的金相组织；图1-1中a2图为实施例2样品在1000℃下固溶处理后的金相组织；图1-2中b1图为实施例1样品在1050℃下固溶处理后的金相组织；图1-2中b2图为实施例2样品在1050℃下固溶处理后的金相组织；图1-3中c1图为实施例1样品在1100℃下固溶处理后的金相组织；图1-3中c2图为实施例2样品在1100℃下固溶处理后的金相组织；图1-4中d1图为实施例1样品在1150℃下固溶处理后的金相组织；图1-4中d2图为实施例2样品在1150℃下固溶处理后的金相组织；图1-5中e1图为实施例1样品在1200℃下固溶处理后的金相组织；图1-5中e2图为实施例2样品在1200℃下固溶处理后的金相组织；从图1-1到图1-5中可以看出材料中存在铁素体相(ɑ)和奥氏体相(γ)两种组织。图2为材料试样在Murakami溶液中腐蚀后的点蚀(pit)形貌图；图2-1中a图为实施例1样品GR-1150；b图为实施例2样品GR-1150；图2-2中c图为对比例1样品；d图为对比例2样品。具体实施方式为进一步公开而不是限制本专利技术，以下结合实例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术以Mn-N代Ni方式降低生产成本；对其在1000、1050、1100、1150、1200℃下进行固溶处理（编号为GR-1000、GR-1050、GR-1100、GR-1150、GR-1200），固溶处理在箱式电阻炉中进行。本专利技术双相不锈钢的化学成分及热处理方式如表1、表2所示。（实施例1、2为专利技术的双相不锈钢，对比例1为LDX2101双相不锈钢，对比例2为SUS304不锈钢）表1不同例材料化学成分表2固溶处理方式及原坯尺寸研究固溶温度对双相不锈钢显微组织、力学性能及耐蚀性能的影响，进而确定其最佳固溶处理温度。固溶处理温度对金相组织的影响：不同固溶温度的试样在Murakami中腐蚀后的金相结果如图1。由图1可以看出：经固溶处理后的自制双相钢显微组织图由灰白色奥氏体相（γ）、灰黑色铁素体相（α）、γ2组成。表3固溶处理温度对力学性能的影响经1150℃固溶处理后试样的抗拉强度、与洛氏硬度达到峰值。因此，最优的固溶处理温度为1150℃。表4固溶处理温度对耐点蚀性能的影响经1150℃固溶处理后的试样Icorr为最小值，Icorr可表征其耐点蚀性能，Icorr越大，耐点蚀性能越差。因此，最优的固溶处理温度为1150℃。经上述力学性能及耐点蚀性能检测结果知，在1150℃下试样性能达到最佳状态。故在对比性能检测时采用GR-1150试样进行对比研究。表5双相不锈钢与LDX2101、SUS304不锈钢力学性能对比可以看出实施例试样抗拉强度、硬度最大，力学性能较好。表6双相不锈钢与LDX2101、SUS304不锈钢腐蚀性能对比可以看出实施例试样腐蚀电流密度最小，故耐点蚀性能优于LDX2101双相不锈钢和SUS304不锈钢。三种材料试样在Murakami溶液中腐蚀后的点蚀形貌如图2。由图2可以看出：经1150℃固溶处理后的双相不锈钢点蚀坑数量最少，尺寸最小，故其耐点蚀性能最优。本专利技术可使节Ni型双相不锈钢具有优异的力学性能和耐蚀性能，与普通双相不锈钢和奥氏体不锈钢相比成本更低、性能更佳，有很大市场应用潜力，可广泛应用于油气产业、化肥工业、桥梁建筑、海洋工业及化学品船等行业。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双相不锈钢，其特征在于：其成分按质量分数计，C≤0.03%；Si≤0.75%；Mn：2.00%~4.00%；S≤0.02%；P≤0.04%；Cr：20.5%~21.5%；Ni：1.5%~2.5%；N：0.15%~0.20%；剩余部分为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种双相不锈钢，其特征在于：其成分按质量分数计，C≤0.03%；Si≤0.75%；Mn：2.00%~4.00%；S≤0.02%；P≤0.04%；Cr：20.5%~21.5%；Ni：1.5%~2.5%；N：0.15%~0.20%；剩余部分为铁及不可避免...

【专利技术属性】
技术研发人员：向红亮，刘春育，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35