用于制造和利用铁素体-奥氏体不锈钢的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造具有良好的成型性能、良好的焊接性能和高延伸率的铁素体-奥氏体不锈钢的方法。该不锈钢含有为0.17-0.295重量%的碳和氮C+N总和，其中通过用来保持成型性能的提高的氮含量来补偿为了避免在焊接期间的敏化的该C+N总和中的较低的碳含量，将其热处理使得该不锈钢的显微组织含有在经热处理的条件中的45-75%的奥氏体，剩余的显微组织为铁素体，且将所测量的不锈钢的Md30温度调整为0-50℃之间以利用转变诱发塑性(TRIP)来改善不锈钢的成型性能。

Method for making and utilizing Ferritic Austenitic Stainless Steel

The present invention relates to a method for manufacturing Ferritic Austenitic stainless steels having good formability, good weldability and high elongation. The stainless steel containing carbon and nitrogen for C+N 0.17-0.295% by weight of the sum, which used to keep the nitrogen content increased the forming performance to compensation in order to avoid the low carbon content of the total C+N in the sensitization during welding, the heat treatment of the microstructure of the stainless steel containing in the heat treated condition the 45-75% austenitic microstructure, residual ferrite, and Md30 temperature adjustment measurement of stainless steel for 0-50 DEG by using transformation induced plasticity (TRIP) to improve the formability of stainless steel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造和利用具有高强度、优异的成型性能和良好的抗腐蚀性以及良好的焊接性能的贫铁素体-奥氏体(lean ferritic-austenitic)不锈钢的方法。通过受控的奥氏体相的马氏体转变产生所谓的转变诱发塑性(TRIP)来获得成型性能。低的碳含量进一步改善了所制造的钢的成型性能以及焊接性能。
技术介绍
已提出了大量的贫铁素体-奥氏体或双相合金，以抵抗原料例如镍和钥的高成本，而主要目标为达到充足的强度和腐蚀性能。当提到以下公开时，如无任何其他说明，元素含量为以重量％计。美国专利3.736.131记载了具有4-11%的Mn、19-24%的Cr、至多3.0%的Ni和0.12-0.26%的N，含有10-50%的奥氏体的奥氏体-铁素体不锈钢，其为稳定的，且展现了高的韧性。通过避免奥氏体转变为马氏体获得了高韧性。美国专利4.828.630公开了具有17-21.5%的Cr、1-小于4%的Ni,4-8%的Mn和0.05-0.15%的N的双相不锈钢，其为抗转变为马氏体的热稳定的。必须将铁素体含量保持在低于60%以实现良好的延展性。欧洲专利1327008记载了具有高强度、良好的延展性和高的组织稳定性的贫双相合金，其具有 20-23% 的 Cr,3-8% 的 Mn、1.1-1.7% 的 Ni 和 0.15-0.30% 的 N。专利申请W02006/071027 记载了具有 19.5-22.5% 的 Cr、0.5-2.5% 的 Mo、1.0-3.0%的N1、1.5-4.5%的Mn和0.15-0.25%的N的低镍双相钢，其具有与类似的钢相比改善的热延展性。欧洲专利1352982公开了通过诱发一定量的铁素体相，在奥氏体Cr-Mn钢中避免延迟的开裂的方法。近几年来，贫双相钢已被极其广泛使用，且根据美国专利4.848.630、欧洲专利1327008、欧洲专利申请1867748和美国专利6.623.569的钢已在大量的应用中商业使用。根据EP1327008的Outokumpu LDX 21 01?双相钢已在存储罐、运输车辆等中广泛使用。这些贫双相钢具有与其它双相钢相同的问题，使它们不如奥氏体不锈钢可应用于高度成型的部件中的使用中的有限成型性能。双相钢因此在部件例如板式换热器中具有有限的应用。但是，贫双相钢具有改善的延展性的独特的潜力，因为通过如下所述的机制，可将合金含量中的奥氏体相设为足够低从而成为亚稳，这给出了提高的塑性。有一些利用在双相钢中的亚稳奥氏体相用于改善的强度和延展性的文献。美国专利6.096.441涉及主要含有18-22%的Cr、2_4%Mn、小于1%的Ni和0.1-0.3%的N,具有高的拉伸延伸率的奥氏体-铁素体钢。涉及到关于马氏体形成的稳定性的参数应位于导致改善的拉伸延伸率的某些范围内。美国专利申请2007/0163679记载了非常广泛范围的具有高成型性能(主要通过控制在奥氏体相中的C+N的含量)的奥氏体-铁素体合金。对于亚稳奥氏体钢，转变诱发塑性(TRIP)是已知的效应。例如，通过从软奥氏体向硬马氏体的应变诱发的转变阻碍了在拉伸测试试样中的局部颈缩，将变形传递到试样的另一个位置，且产生了更高的均匀的变形。如果正确设计奥氏体钢，也可将TRIP用于铁素体-奥氏体(双相)钢。用于设计某些TRIP效应的奥氏体相的传统方式是使用用于奥氏体稳定性(基于其化学组成)的已确立的或经修正的经验表达式，其中之一是Md3tl温度。Md3tl温度定义为在0.3的真应变时产生50%的奥氏体到马氏体的转变的温度。但是，该经验表达式采用奥氏体钢而确立，且将它们施加于双相不锈钢有风险。因为奥氏体相的组成取决于钢的化学组成和热处理历程，因此设计双相钢的奥氏体稳定性是更加复杂的。而且，相的形态和尺寸影响转变行为。美国专利6.096.441已使用用于块体组合物的表达且要求保护需要用来获得所需效应的某些范围的(40-115)。但是，该信息仅对用于在该特定的研究中钢所使用的热历程有效，因为奥氏体组成将随着退火温度而变化。在美国专利申请2007/0163679中，测量了该奥氏体的组成且将用于该奥氏体相的Md通式指定为-30至90的范围，以显示钢的所需性能。用于奥氏体稳定性的经验式基于标准奥氏体钢的研究，且因为用于稳定性的条件并不限于组成，也限于残余应力和相或晶粒参数，因此可具有用于在双相钢中的奥氏体相中的有限的可使用性。如美国专利申请2007/0163679所公开的，更直接的方式是通过测量奥氏体相的组成，且然后计算在冷加工时马氏体形成的量来评价马氏体的稳定性。但是，这是非常冗长且耗成本的工序，且需要高等级的冶金实验室。用来预测平衡相平衡和每一相的组成的另一种方式是使用热力学数据库。但是，这样的数据库不能描述在大多数实际情形中的热机械处理之后占优的非平衡条件。采用具有部分亚稳的奥氏体相的不同的双相组合物的大量工作显示退火温度和冷却速率对奥氏体含量和组成有很大影响，这使得基于经验表达式的马氏体形成的预测是困难的。为了能够充分控制在双相钢中的马氏体形成，奥氏体组合物连同显微组织参数的知识看起来是必要的，但不是充分的。
技术实现思路
就现有技术的问题而言，本专利技术的适当方式为测量不同钢的Md3tl温度，且使用该信息来设计高延展性双相钢的优化组成和制造步骤。从测量该Md3tl温度所获得的额外信息是不同钢的温度依赖性。因为成型过程发生在不同的温度下，因此了解该依赖性且将其用于对成形行为建模是重要的。本专利技术的首要目的是提供贫双相不锈钢中的应变诱发马氏体转变的受控制造方法以获得优异的成型性能和良好的抗腐蚀性，以及良好的焊接性能。可采用主要包含以下(以重量％计)的合金来达到所需效果:小于0.05%的碳(C)、0.2-0.7%的硅(Si) ,2-5%的锰(Mn)、19-20.5% 的铬(Cr)、0.8-1.5% 的镍(Ni)、小于 0.6% 的钥(Mo)、小于 1% 的铜(Cu)、0.16-0.26%的氮(N)、余量为铁(Fe)和出现在不锈钢中的不可避免的杂质。C+N的总和在0.17-0.295%范围内，通过用来保持成型性能的提高的氮含量来补偿在焊接期间为避免敏化的在该C+N总和中的较低碳含量。任选地，该合金还可含有一种或多种所有意添加的元素；0-0.5% 的钨(W) ,0-0.2% 的铌(Nb) ,0-0.1% 的钛(Ti) ,0-0.2% 的钒(V) ,0-0.5% 的钴(Co)、0-50ppm的硼(B)和0-0.04%的铝(Al)。该钢可含有低于0.010重量％，优选低于0.005重量％的硫(S),低于0.040重量％的磷(P)的不可避免的痕量元素作为杂质,使得磷和硫的总和(S+P)低于0.04重量％,且总氧(O)含量低于lOOppm。在金属粉末的情况下,最大氧含量可为至多250ppm。根据本专利技术的双相钢在热处理条件中应含有45-75%的奥氏体，剩余相为铁素体，且不含热马氏体。可使用不同的热处理方法，例如在900-1200°C，有利地1000-1150°C的温度下的固溶退火、高频感应退火或局部退火进行该热处理。为获得所需要的延展性改善，所测量的Md3tl温度应在零和+50°C之间。描述钢组成和热机械处理之间关系的经验式将用于设计所述钢的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造铁素体?奥氏体不锈钢的方法，该不锈钢具有良好的成型性能，良好的焊接性能和高延伸率，其特征在于该不锈钢含有0.17?0.295重量%的碳和氮C+N的总和，通过用来保持成型性能的提高的氮含量来补偿为了避免在焊接期间的敏化的该C+N总和中的较低的碳含量，将该不锈钢热处理使得该不锈钢的显微组织在经热处理的条件下含有45?75%的奥氏体，剩余的显微组织为铁素体，且将所测量的不锈钢的Md30温度调整为0到50℃之间，以利用转变诱发塑性(TRIP)来改善不锈钢的成型性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.18 FI PCT/FI2011/050345;2011.10.28 FI 2011.用于制造铁素体-奥氏体不锈钢的方法，该不锈钢具有良好的成型性能，良好的焊接性能和高延伸率，其特征在于该不锈钢含有0.17-0.295重量％的碳和氮C+N的总和，通过用来保持成型性能的提高的氮含量来补偿为了避免在焊接期间的敏化的该C+N总和中的较低的碳含量，将该不锈钢热处理使得该不锈钢的显微组织在经热处理的条件下含有45-75%的奥氏体，剩余的显微组织为铁素体，且将所测量的不锈钢的Md3tl温度调整为O到50°C之间，以利用转变诱发塑性(TRIP)来改善不锈钢的成型性能。2.根据权利要求1的方法，其特征在于该不锈钢的Md3tl温度是通过拉伸该不锈钢，且通过测量转变的马氏体的比率测量的。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于以固溶退火来进行该热处理。4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于以高频感应退火来进行该热处理。5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于以局部退火来进行该热处理。6.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于该退火在900-1200°C，优选在1000-1150°C的温度范围之内进行。7.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于将所测量的Md3tl温度调整为10到45°C之间，优选20-35°C。8.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于该不锈钢含有0.2-0.29重量％的C+N总和。9.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于该不锈钢含有0.23-0.27重量％的C+N总和。10.根据前述权利要求任·一项的方法，其特征在于该不锈钢含有小于0.05重量％的C、0.2-0.7重量％的S1、2-5重量％的]^、19-20.5重量％的0、0.8-1.5重量％的N1、小于0.6重量％的Mo、小于I重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·奥利弗，J·Y·荣松，J·塔洛宁，R·彼得松，JO·安德松，
申请(专利权)人：奥托库姆普联合股份公司，
类型：
国别省市：