一种含钨无稀土节约型双相不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含钨无稀土节约型双相不锈钢及其制备方法。所述双相不锈钢的化学成分及质量百分比为C≤0.03%，Si≤0.75%，Mn：2~4%，S≤0.02%，P≤0.04%，Ni：1.5~2.5%，Cr：20.5~22.5%，Mo≤0.6%，Cu：0.5~1.5%，N：0.15~0.20%，W：0.5~1.5%。余量为Fe和不可避免的杂质构成。本发明专利技术的含钨无稀土节约型双相不锈钢采用中频感应炉熔炼，通过固溶处理工序制备。与304奥氏体不锈钢相比，耐蚀性更优，抗拉强度更高，成本更低；与含稀土双相不锈钢相比，制备方法简单，应用领域更广；通过添加钨拓展节约型双相不锈钢的应用领域，实现更高的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种含钨无稀土节约型双相不锈钢及其制备方法
本专利技术涉及一种含钨无稀土节约型双相不锈钢及其制备方法，属于不锈钢领域。
技术介绍
随着不锈钢应用领域增加，不锈钢产量逐年增多，其中仅小部分产量是双相不锈钢，双相不锈钢指由铁素体和奥氏体两相组织组成，一般较少相比例至少占30%，与铁素体不锈钢相比，无室温脆性，具有良好的焊接性能和塑性的优点，与奥氏体不锈钢相比，强度高、耐蚀性好且价格相对低，具有优秀的综合性能，双相不锈钢使用年限更长，可在恶劣环境下使用，可代替奥氏体不锈钢或铁素体不锈钢应用在更多领域。随着社会发展，在油气管道、海洋设备、建筑业、化工业等领域对高性能的双相不锈钢需求逐年增长，但因双相不锈钢中的镍钼等金属价格偏高限制了其应用领域，节约型双相不锈钢因含Ni少，含Mo少或不含Mo，充分体现了资源节约的理念，并降低了材料成本，是未来双相不锈钢发展的主要趋势。目前是用价格更低的Mn、N代替Ni、Mo，但Mn不会提高耐蚀性，含Mn的节约型双相不锈钢在组织中易析出MnS，降低材料的耐蚀性。W对提高耐蚀性具有突出作用，节约型双相不锈钢通过添加适量的W，调控组织中两相的比例，抑制析出相的形成，提高耐蚀性，实现成本低，性能优的节约型双相不锈钢。钨是一种强碳化物形成元素，可与碳形成碳化钨，形成强度高的第二相粒子，弥散分布在基体中，也可通过固溶强化将钨固溶在基体中，阻碍位错的运动，对基体形成钉轧作用，提高不锈钢的强度。钨是铁素体形成元素，稳定铁素体，提高铁素体的耐蚀性，钨可提高钝化膜的稳定性，并抑制σ相的析出，对于提高不锈钢的耐蚀性具有突出作用。“一种耐蚀高铬铁素体不锈钢及其制备方法与应用”（CN105714208B）专利技术，在铁素体不锈钢中加入0.75-1.25%的W，在高温硫酸溶液中，随着W含量增加，腐蚀电流密度降低，表明W通过与钢中的其他元素在提高耐蚀性具有协同作用，提高了钢的耐蚀性和塑性。“一种铜钨抗蚀奥氏体不锈钢及其制备方法”（CN109504914A）专利技术，在奥氏体不锈钢中加入0.46-0.76%的W，W与C在基体中形成稳定性强的颗粒状WC，令固溶在基体中的C含量显著降低，从而抑制钢中其他碳化物的形成，强化了基体，降低了腐蚀电流密度，提高了耐蚀性。以上专利技术仅表明W对铁素体或奥氏体不锈钢组织与性能的影响，未研究W在固溶态节约型双相不锈钢的作用。“节镍型含稀土及钡双相不锈钢合金材料及其制备方法”（CN104711493B）专利技术，在含W节镍型双相不锈钢中加入稀土元素和钡，通过稀土元素和钡的复合作用提高了强度和耐蚀性；此专利主要研究稀土元素和钡在双相不锈钢的作用，但稀土元素对人体有害，熔炼过程相对复杂，在食品、医疗领域应用中需注意稀土对人体健康的影响。本专利技术开发的含钨无稀土节约型双相不锈钢，通过添加钨控制两相比例和调整钢中其他元素在两相中的配比关系，获得性能最优的固溶态组织，提高了耐蚀性及抗拉强度；与304奥氏体不锈钢相比，含钨无稀土节约型双相不锈钢具有更高的耐蚀性及抗拉强度，但Ni量只有304不锈钢的1/4，按各金属元素目前价格，每吨钢价格节省约980元，成本更低，且不含稀土，制备方法简单。因此专利技术含钨无稀土节约型双相不锈钢对提高节约型双相不锈钢的综合性能，实现开发出节约资源，低成本，高性能的节约型双相不锈钢具有重要意义，有利于扩展节约型双相不锈钢的应用领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种含钨无稀土节约型双相不锈钢及其制备方法，将其在中频感应炉熔炼，开发出含钨的固溶态节约型双相不锈钢，与304奥氏体不锈钢对比，含钨节约型双相不锈钢耐蚀性更优，抗拉强度更高，对拓展其应用领域具有重要意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含钨无稀土节约型双相不锈钢的的化学成分及质量百分比为C≤0.03%，Si≤0.75%，Mn：2~4%，S≤0.02%，P≤0.04%，Ni：1.5~2.5%，Cr：20.5~22.5%，Mo≤0.6%，Cu：0.5~1.5%，N：0.15~0.20%，W：0.5-1.5%，余量为Fe和不可避免的杂质构成。上述含钨节约型双相不锈钢制备方法的具体步骤如下：（1）备料：将316L、电解铬、纯Cu、纯铁、电解锰、氮化铬铁、钨铁进行除油，除锈，除尘处理，保证原材料表面干净无锈，按比例配好各原材料后烘干备用，将浇注用模壳烘烤至700℃。（2）熔炼：采用中频感应炉熔炼，将步骤（1）的所有材料依次放入坩埚中，其中氮化铬铁熔炼前要在700℃炉子中烘烤至通红，并等全部原材料熔化后将氮化铬铁加入，将硅钙锰脱氧剂加入钢水进行脱氧处理，硅钙锰脱氧剂加入量为钢水总质量的0.3%。（3）浇注：在中频感应炉中熔炼至钢水温度稳定在1600-1620℃，将钢水浇入模壳，空冷至常温。（4）制样：将材料在1050-1150℃固溶2h，水淬。上述原材料加入量的百分数为：316L为14.7-24.6%，Cr含量≥99%的电解铬为16.90-19.05%，纯Cu为0.48-1.49%，W含量≥70%的钨铁为0.70-2.3%，Mn含量≥99%的电解锰1.76-3.77%，Cr含量≥60%和N含量≥9%的氮化铬铁为1.74-2.38%，剩余部分为纯铁，以上材料的质量百分数之和为100%。本专利技术的有益效果在于：通过向节约型双相不锈钢添加钨，提高了耐蚀性能及抗拉强度，与304不锈钢相比，性能更好，成本更低。与含稀土双相不锈钢相比，制备方法简单，应用领域更广。通过添加钨拓展了节约型双相不锈钢的应用领域，实现更高的经济效益。具体实施方式以下通过实例对本专利技术的内容进一步说明，但不对本专利技术的范围构成限制。实例：将经过处理的原材料按配比的质量在中频炉中熔炼，将质量为钢水总质量的0.3%的硅钙锰脱氧剂加入钢水脱氧处理，并除去钢水中的渣，待钢水温度温度在1610℃，将钢水浇入模壳中，空冷至常温，将铸件清砂后切割成实验所需试样，在1150℃固溶2h，水淬。本实例中的含钨双相不锈钢和对比例化学成分表如表1：表1实例和对比例化学成分注：对比例为304不锈钢拉伸棒尺寸为GB/T228.1-2010规定的尺寸，拉伸试验设备为万能拉伸试验机；Tafel曲线用上海辰华电化学工作站测试，测试系统为标准三电极体系，测试溶液为海水，实例和对比例测试得到的抗拉强度、腐蚀电流密度Icorr和腐蚀电位Ecorr如表2所示，抗拉强度越高表明力学性能越好，Ecorr越高和Icorr越低表明耐蚀性越强。表2实例和对比例性能对比由表可知，与304不锈钢对比，本专利技术的含钨无稀土节约型双相不锈钢的抗拉强度更高，Ecorr更高，Icorr更低，故耐蚀性和力学性能更好。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】
1.一种含钨无稀土节约型双相不锈钢，其特征在于：该不锈钢的化学成分的质量百分比为：C≤0.03%，Si≤0.75%，Mn：2~4%，S≤0.02%，P≤0.04%，Ni：1.5~2.5%，Cr：20.5~22.5%，Mo≤0.6%，Cu：0.5~1.5%，N：0.15~0.20%，W：0.5-1.5%，余量为Fe和不可避免的杂质构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种含钨无稀土节约型双相不锈钢，其特征在于：该不锈钢的化学成分的质量百分比为：C≤0.03%，Si≤0.75%，Mn：2~4%，S≤0.02%，P≤0.04%，Ni：1.5~2.5%，Cr：20.5~22.5%，Mo≤0.6%，Cu：0.5~1.5%，N：0.15~0.20%，W：0.5-1.5%，余量为Fe和不可避免的杂质构成。


2.根据权利要求1所述的一种含钨无稀土节约型双相不锈钢，其特征在于：该不锈钢的化学成分的质量百分比为：C0.01%，Si0.24%，Mn2.96%，S0.001%，P0.01%，Ni1.98%，Cr：20.5~22.5%，Mo0.41%，Cu1.21%，N0.18%，W0.99%，余量为Fe和不可避免的杂质构成。


3.一种如权利要求1所述含钨无稀土节约型双相不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）备料：原材料为316L不锈钢，电解铬，纯铁，纯Cu，电解锰，氮化铬铁，钨铁，先对材料进行除锈、除油、除尘处理，烘干；将模壳烘烤备用；
（2）熔炼：采用中频感应炉进行熔炼，先对钢水进行脱氧处理，再对钢水除渣；
（3）浇注：将熔炼好的钢水浇注到模壳中，空冷至常温；
（4）热处理：将材料固溶，水淬。

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