一种具有良好焊接性的经济型双相不锈钢，其成分重量百分比为：C?0.01～0.04％，Si?0.2～1.0％，Mn?1.0～2.5％，Cr?21.5～22.5％，Ni?3.8～4.5％，Cu?0.05～0.6％，Mo?1.0～1.5％，N?0.16～0.23％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，铬镍当量比Creq/Nieq＝2.3～2.8，Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si，Nieq＝％Ni+30×％C+20×％N+0.33×％Cu+0.1×％Mn；保证材料在凝固或者焊接冷却过程中，铁素体单相区的温度区间小于5℃，直至不存在铁素体单相温区。材料经常规电弧焊接方法焊接后，热影响区奥氏体含量大于35％，焊缝的临界点蚀温度达到20℃以上，高于传统的奥氏体不锈钢316系的临界点蚀温度(典型值16℃)，可以用于取代316系，尤其适用于需要焊接的领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双相不锈钢制造领域，尤其，材料凝固或者焊接冷却过程中，铁素体单相区的温度区间小于5°c，直至不存在铁素体单相温区。材料经常规电弧焊接方法焊接后，热影响区奥氏体含量大于35 %，焊缝的临界点蚀温度达到20°C以上。
技术介绍
双相不锈钢由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中每相比例不少于30%。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好。同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。其屈服强度与奥氏体不锈钢相比显著提高，耐氯化物应力腐蚀断裂能力明显高于300系列的奥氏体不锈钢，同时具有优异的耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力。1968年不锈钢精炼工艺一氩氧脱碳(AOD)的专利技术，使一系列新不锈钢钢种的产生成为可能。AOD所带来的诸多进步之一便是合金元素氮的添加。双相不锈钢添加氮可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐腐蚀性接近于基体金属的性能，氮还降低了有害金属间相的形成速率。含氮的双相不锈钢被称为第二代双相不锈钢。2205是第二代双相钢的代表钢种并广泛应用于海上石油平台、化工、造纸等多个领域。在第二代双相不锈钢中，典型成分为23Cr-4Ni-0. 12N-0. 3Mo的双相不锈钢2304也在海水淡化、石化、造纸等行业获得广泛应用，取代价格昂贵的奥氏体不锈钢316(含镍10%，含钥2% )。由于2304中含钥小于O.3%，含镍小于4%，因此常被归入经济型双相不锈钢。经济型双相不锈钢特指一类Cr含量在22%左右，且含镍量低，同时含少量的钥、 钨的双相不锈钢，由于采用Mn、N代Ni，因此成本较低，是取代传统奥氏体不锈钢的理想材料。实际上，进入2000年以来，双相不锈钢的发展呈现两种趋势。一方面进一步提高钢中合金元素含量以获得更高强度和更加优良的耐蚀性，如中国专利ZL03806936. 9、CN101057002 和CN1768156。另一方面转向开发含Cr量22%左右，低镍量且仅含少量钥的经济型双相不锈钢，以降低双相不锈钢的成本和售价，从而增加双相不锈钢与其他类型不锈钢的竞争优势。中国专利CNlO 1090988公开了一种含有含量相对低Ni的双相不锈钢，限制 Cr-Mo-Mn-N组分以使α和γ的体积分数具有大约50 50，从而使边裂的发生率最小化以提高生产良率并降低处理负载，其中，合金组分包括19. 5% 22. 5%的Cr、0. 5% 2. 5% 的Μο、1· 0% 3. 0%的Ni、l. 5% 4. 5%的Μη、0· 15% O. 25%的N、Fe和不可避免的元素，根据合金组分的组成范围调整所述合金组分的组成范围以使所述CPT高于20°C。因此， 降低Cr、Mo和Ni的含量且略微提高Mn的含量，使得钢的生产成本降低；保障耐蚀性能优于 SUS 304钢和316L钢；减少被热轧时边裂的发生率，从而降低接下来的过程上的负载；减少了表面缺陷，从而提高了生产良率。该专利未涉及材料的焊接性能。中国专利CN102002646A 则公开了低Mo高N双相不锈钢，高的N含量使得母材具有较高的力学性能和良好的耐蚀性，用于取代304、316L等奥氏体不锈钢。该专利同样未涉及材料的焊接性能。欧洲专利EP2258885公开了一种加V且Mo含量小于I %的经济型双相不锈钢，该材料焊缝热影响区具有优良的耐蚀性和塑韧性。其成分范围为C < 0.06%，Si0.I % I. 5 %，Mn 2. O % 4. O %，P 彡 O. 05 %，S ^ O. 005%, Crl9. O % 23. O %，Ni1.0% 4· 0%，Mo 彡 I. 0%，Cu O. I % 3. 0%，V O. 05% O. 5%，Al O. 003% O. 05%， 0^ 0. 007%,N O. I % O. 25%，Ti < O. 05%，余下为Fe和不可避免的杂质。该专利指出经济型双相不锈钢(以S32101为例)由于Ni、Mo较低，氮含量较高，焊缝热影响区出现氮化物析出，同时由于氮化物的析出出现局部贫铬，导致焊缝耐蚀性和韧性下降。该专利技术专利通过一定程度提高Ni和Cu含量，相应提高铁素体相冲击韧性，尤其是通过添加一定量的V， 利用V抑制N的活性，从而避免焊缝热影响区Cr的氮化物析出，可以有效提高焊缝的耐蚀性和冲击韧性。该专利中，V的添加是抑制Cr的氮化物析出，改善焊缝耐蚀性的关键方法。专利W02010/070202公开了一种双相不锈钢，其成分特点是Cr含量23 % 27%， Ni含量2. 5% 5. 0%，同时含有一定量的Mo和Cu。该专利技术钢种的点蚀当量PREN大于 28%，主要用于取代317或者更高等级奥氏体不锈钢。双相不锈钢的焊接性是决定双相不锈钢应用的关键因素之一。实际应用中，双相不锈钢接头的使用缺陷主要体现为接头脆性和耐蚀性下降，具体的原因有焊缝及热影响区两相比例失调、二次相析出(金属间相、氮化物等)、相脆化等。焊缝区域主要由三部分组成焊缝(焊接熔化区)，高温热影响区和低温热影响区；其中，焊缝处金属在热输入作用下发生熔化，然后在降温过程中凝固；高温热影响区和低温热影响区金属都不发生熔化， 但将被加热到较高温度然后冷却下来。其中高温热影响区由于更接近焊缝，因此温度更高。 在焊接过程中，焊缝区域经历升温和降温的过程，高温时(接近凝固终了温度)双相不锈钢的组织为全铁素体相，在降温过程中发生铁素体相向奥氏体相的相变，降温过程中奥氏体相变的程度将决定冷却后焊缝组织，以及其耐蚀性等重要性能。如果在冷却过程中，奥氏体相开始转变的温度较低，换句话说，从凝固终了温度到奥氏体相开始转变温度如果存在较宽的区间，该区间内材料能保持单相铁素体区域，那么冷却后将出现晶粒粗大的粗晶区、同时奥氏体相比例较少的问题。实际上，S32304作为标准产品，其耐蚀性与奥氏体不锈钢316(316L)相当，因此广泛用于取代316(316L)。但是，典型的经济型双相不锈钢2304焊接后，焊缝的高温热影响区将出现一定宽度的晶粒粗大区(成为粗晶区)，同时高温热影响区存在铁素体含量高于65%、奥氏体相含量低于35%的相比例失调问题。这种组织异常导致经济型双相不锈钢 2304焊缝热影响区的耐蚀性显著降低，点蚀等腐蚀在热影响区出现，导致焊缝区域的耐蚀性不仅低于2304母材，也低于316或316L的焊缝耐蚀性，导致在某些需焊接领域2304不能达到316的性能要求，影响其推广使用。经分析发现，典型的2304(N含量O. 14%, Ni含量4% )在1325°C以上将出现完全铁素体相区，该温度至凝固终了温度的温差达到85°C。 焊接过程中焊缝和热影响区温度都将高于1325°C，导致焊缝和热影响区必须经过单相铁素体区，从而产生上述两个问题(I)铁素体晶粒极易长大，因此导致出现粗晶区；(2)热影响区铁素体含量过高。结果导致焊缝和热影响区耐蚀性显著下降
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种焊接性优良的经济型双相不锈钢及其制造方法，可以改善或避免焊缝热影响区存在粗晶区和相比例失调的问题，确保焊缝和热影响区具有优良的耐蚀性；母材的耐点蚀当量PREN大于28，比传统的2304高2，进一步提高母材和焊缝的耐蚀性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王治宇，张伟，宋红梅，江来珠，胡锦程，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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