一种新型双向不锈钢材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于不锈钢材料技术领域，尤其涉及一种新型双向不锈钢材料及其制备方法和应用。所述不锈钢材料包括以下重量份的成分：C 0.03份、Si 1.00份、Mn 4.0～6.0份、P 0.04份、S 0.03份、Cr 20.5～21.5份、Ni 1.50～3.00份、Mo 0.60份、Cu 1.00份、N 0.10～0.17份，其余为铁和不可避免的杂质元素。所述不锈钢材料的屈服强度约为304奥氏体不锈钢的2.2倍，强度高；疲劳性能好，高达200万次；对晶间腐蚀不敏感，点蚀当量高于304不锈钢，点腐蚀和晶间腐蚀优于304不锈钢，具有优良的耐应力腐蚀和耐腐蚀疲劳性能，无需采取其他附加防腐措施，可裸露使用；在

【技术实现步骤摘要】
一种新型双向不锈钢材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于不锈钢材料
，尤其涉及一种新型双向不锈钢材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现有支吊架和预埋槽道主要由Q235碳钢制成，由于要经受隧道内潮湿、封闭、金属离子等的腐蚀作用，其表面要进行镀锌或防腐涂层处理。采用普通碳钢镀锌支吊架，存在污染环境、防腐质量不易保证、全生命周期费用高、维护成本高、存在较大安全隐患等缺点，且无法满足“绿色、低碳、环保”的产业政策。镀锌后仍然存在锈蚀等问题，不仅影响隧道管片的正常使用，还存在安全隐患。另外，碳钢强度偏低，在遭遇特殊条件如火灾、撞击时安全可靠性差。因此，需要用耐蚀性、安全性更好的材料来替代碳钢制作装配式支吊架。
[0003]为解决支吊架和预埋槽道的防腐问题，目前已有采用304/316不锈钢支吊架和预埋槽道。但304/316不锈钢强度比Q235碳钢还低，导致材料用量大；另外304/316不锈钢材料价格高，是Q235碳钢的4~5倍，导致工程造价大幅度增加。同时由于304/316不锈钢强度低，制作的不锈钢紧固件存在咬死和假拧紧现象，存在安全隐患。
[0004]因此，针对碳钢支吊架和预埋槽道耐腐蚀性差、材料用量大等；现有304/316不锈钢材料价格高强度低等问题，研发高强、耐腐、经济的不锈钢材料的支吊架和预埋槽道十分必要，同时制定不锈钢支吊架和预埋槽道技术标准，引领行业技术发展，提高地铁安全性、耐久性及可靠性。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新型双相不锈钢材料及其制备方法和应用，本专利技术所述不锈钢材料具有镍元素含量少，塑性好，强度高，耐腐蚀性好等优点。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种新型双相不锈钢材料，包括以下重量份的成分：C 0.03份、Si 1.00份、Mn 4.0～6.0份、P 0.04份、S 0.03份、Cr 20.5～21.5份、Ni 1.50～3.00份、Mo 0.60份、Cu 1.00份、N 0.10～0.17份，其余为铁和不可避免的杂质元素。
[0007]本专利技术将所述的双相不锈钢材料命名为QD2001双相不锈钢材料。
[0008]按照上述配方，本专利技术获得的是一种高强度、易钻削、高耐蚀、兼具奥氏体和铁素体两向优点的新型双相不锈钢，本专利技术上述技术方案中，在成分选择和设计上主要考虑了如下因素：镍（Ni）：镍可以使不锈钢金相组织由单相铁素体组织转变为奥氏体十铁素体双相组织,然后可通过热处理来提高其强度。本专利技术Ni的重量百分比为1.00～3.00％，在金相组织为奥氏体十铁素体双相组织的前提下，降低了镍含量。
[0009]碳（C）：碳是一种奥氏体形成元素，是提高硬度和强度的有效元素，本专利技术将其含
量控制在0.03%。
[0010]铬（Cr）：是不锈钢的必需元素，确保耐腐蚀性能，还与碳形成碳化铬，提高材料表面的耐磨性。本专利技术将铬含量控制在20.5～21.5%。
[0011]锰（Mn）：锰是一种奥氏体形成元素，本专利技术不锈钢锰含量高达4.0～6.0%，一方面用于替代镍来稳定奥氏体组织，提高不锈钢的强度、耐磨性、淬透性，并使不锈钢无磁性；另一方面与S形成Mn S夹杂物，Mn S析出阻断组织的连续性，使切削性能优异。
[0012]氮（N）：增强了不锈钢的抗点状腐蚀能力，含量控制0.10～0.17%。
[0013]优选的，所述不可避免的杂质元素包括Si、P、S,其重量份为：Si 1.0份、P 0.04份、S 0.03份。硅和磷元素对钢的塑性都有不利影响，应尽量减少两者的含量。
[0014]本专利技术还提供了上述新型双相不锈钢材料的应用，可以用于制备轨道交通预埋槽道、综合支吊架、区间支架及紧固件生产加工原材料的应用。
[0015]本专利技术对所述新型低镍高锰高氮资源节约型QD2001双相不锈钢常温和高温下的力学性能、耐腐蚀性能、冲击性能进行了系统的试验研究，为QD2001双相不锈钢的工程应用提供了基础数据；通过降低镍含量，大幅度降低了双相不锈钢材料的价格；通过提高铬和氮的含量，提高了不锈钢耐腐氧化膜的质量和抗点状腐蚀的能力，通过提高锰元素的含量，大幅度提升了双相不锈钢的屈服强度。
[0016]本专利技术所述新型QD2001双相不锈钢材料的交货状态为固溶状态，残余应变0.2%对应的名义屈服强度不小于450MPa，抗拉强度不低于620MPa，断后延伸率不小于25%，硬度HRC不小于25。本专利技术所述不锈钢材料的化学元素含量中贵金属总体含量较低，特别是镍含量低，节约资源；双相不锈钢高强高延伸率，低碳环保；耐腐蚀性能好，寿命周期内免维护免更换，降低结构全寿命周期费用。
[0017]有益效果本专利技术公开了一种新型双向不锈钢材料，与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：1、对比现有技术中的多种不锈钢材料化学组成元素可以发现，本专利技术所述QD2001双相不锈钢贵金属含量特别是镍含量较低，体现了更好的经济性。
[0018]2、本专利技术固溶状态QD2001双相不锈钢屈服强度约为304奥氏体不锈钢的2.2倍，强度高；疲劳性能好，高达200万次；本专利技术所述QD2001双相不锈钢对晶间腐蚀不敏感，点蚀当量高于304不锈钢，点腐蚀和晶间腐蚀优于304不锈钢，具有优良的耐应力腐蚀和耐腐蚀疲劳性能，无需采取其他附加防腐措施，可裸露使用；经过冲击韧性试验，在
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60℃温度条件下冲击韧性是碳钢的两倍多；由此可见，本专利技术所述QD2001双相不锈钢相较于传统304奥氏体不锈钢、碳钢均表现出了更好的材料性能。
[0019]3、本专利技术所述不锈钢材料作为双向不锈钢使用，可用于作为轨道交通预埋槽道和支吊架制作的原材料。对比于低碳钢、304不锈钢，用本专利技术所述的不锈钢加工而成的预埋槽道和支吊架产品，提高轨道交通基础设施的安全性，降低建设和运维成本。动照、供电、疏散平台新型支架体系，基于QD2001双向不锈钢牌号的新支架体系，减重60％，推动行业的“绿色、低碳、环保”发展，减少碳排放，节省资源，为国家“双碳”目标实现，做出建设性积极贡献。
具体实施方式
[0020]以下，将详细地描述本专利技术。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许专利技术人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本专利技术的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本专利技术的范围，从而应当理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
[0021]以下实施例仅是作为本专利技术的实施方案的例子列举，并不对本专利技术构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本专利技术的实质和构思的范围内的修改均落入本专利技术的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
[0022]实施例一一种新型双相不锈钢材料，包括以下重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型双向不锈钢材料，其特征在于，包括以下重量份的成分：C 0.03份、Si 1.00份、Mn 4.0～6.0份、P 0.04份、S 0.03份、Cr 20.5～21.5份、Ni 1.50～3.00份、Mo 0.60份、Cu 1.00份、N 0.10～0.17份，其余为铁和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的新型双向不锈钢材料，其特征在于，所述不可避免的杂质元素包括Si、P、S。3.根据权利要求2所述的新型双向不锈钢材料，其特征在于，所述不可避免的杂质元素的重量份为：Si 1.0份、P 0.04份、S 0.03份。4.根据权利要求1所述的新型双向不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢材料的交货状态为固溶状态。5.根据权利要求1所述的新型双向不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢材料的残余应变0.2%对应的名义屈服强度不小于450MPa，抗拉强度不低于620MPa，断后延伸率不小于25%，硬度HRC不...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培军，刘芳州，王怀，全宇，于绍斌，金霄，郝宇昌，刘梅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：