一種雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法，屬于軋鋼和熱處理領域，該雙相不銹鋼冷軋板的加工方法包括：冶煉，連鑄或模鑄成鑄坯，坯料厚度為4~20mm，在1050~1150℃固溶處理，保溫時間為4~6min/mm，水淬至室溫后酸洗，經過多道次冷軋后在1050~1150℃退火，退火時間3min/mm。根據該加工方法獲得的冷軋板組織均勻，晶粒細小，強度和延伸率和傳統熱軋冷軋加工工藝接近，耐腐蝕性能優異；與傳統的熱軋冷軋工藝相比，避免了熱軋易開裂現象，提高了成材率。鑄態固溶后冷加工性能良好，冷軋總壓下量達85%不開裂，而且省去了熱軋工序，降低了成本，提高了生產效率。
【專利說明】一種雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金領域，具體涉及雙相不銹鋼的軋制和熱處理工藝，特別是鑄坯固溶處理后直接冷軋獲得高強度、延伸率和耐腐蝕性能優異的雙相不銹鋼的加工方法。
【背景技術】
[0002]雙相不銹鋼在室溫下由奧氏體和鐵素體兩相組成，綜合了奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優點，強度是300系列奧氏體不銹鋼兩倍以上，耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能優異，對比奧氏體不銹鋼，既可減輕重量又可降低成本，隨著工程技術的發展，雙相不銹鋼可以在更加惡劣的腐蝕環境中服役，使用需求量日益增加，目前被廣泛于石油、化工、造紙和海洋工程等領域。
[0003]雙相不銹鋼相對于傳統的奧氏體不銹鋼含有更多的Cr、Mo、N元素，合金元素固溶強化作用提高了雙相不銹鋼變形抗力，高溫下更容易析出金屬間相和氮化物，降低雙相不銹鋼的塑韌性和耐腐蝕性；N元素是強烈的奧氏體穩定元素，使高溫下奧氏體相仍然保持較高比例，惡化了熱加工性能。
[0004]雙相不銹鋼熱塑性差一直是制約其生產應用的關鍵問題，由于熱加工狀態下鐵素體相和奧氏體相強度差異較大，兩相動態回復和再結晶機制不同，導致熱軋時兩相應變不協調并在相界產生顯微孔洞，在熱軋板邊部和表面處出現各種裂紋，從而影響了產品的成材率和品質。
[0005]相對于熱塑性，雙相不銹鋼冷加工性能更好，經過熱軋固溶后冷軋壓下量可以達到90%以上，由于室溫下鐵素體和奧氏體兩相動態回復和再結晶很難發生，而且不會在相界產生析出物，室溫下兩相變形協調性更好。
[0006]為了改善雙相不銹鋼熱塑性，中國發明專利CN101812647A公布了一種在雙相不銹鋼加入微量合金來減少雜質提高相界強度的方法，加入合金元素W:0~2.0%，B:0~0.003%, O <稀土(Ce)S 0.2%，另外通過控制鑄坯的冷卻速度獲得60%以上的等軸晶，從而獲得良好熱加工性能的雙相不銹鋼，該方法雖然改善了熱塑性，但冶煉難度增大，生產成本提聞，對鑄造工藝和設備能力提出了更聞的要求。
【發明內容】
[0007]為了避免雙相不銹鋼熱加工過程中開裂，本發明提出將雙相不銹鋼鑄坯經一定的固溶處理后直接冷軋，可保證冷軋變形量達85%邊部仍不開裂，退火處理后力學性能和耐腐蝕性能與傳統熱軋冷軋工藝冷軋板接近，是一種低成本，高效率的雙相不銹鋼加工方法。
[0008]一種雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法，適用鋼種其化學成分重量百分比范圍為:C ≤ 0.10%、Mn ( 2.00%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.040%、Si ( 1.00%、
3.00% ≤ Ni ≤ 9.00%,20.00% ^ Cr ^ 33.00%、1.00% ≤ Mo ≤ 4.00%,0.15% ≤ N ≤ 0.60%,余量為Fe和不可避免的雜質；包括以下步驟:
[0009]步驟1.根據合金的成分配比準備好原材料，采用真空感應冶煉或電爐-氬氧脫碳冶煉，隨后連鑄成連鑄坯或者模鑄成鑄坯，鑄坯厚度4~20mm ;鑄坯表面無縮孔、裂痕，心部無氣孔和夾雜物，鐵素體和奧氏體任意一相的比例不少于30% ；
[0010]步驟2.將所得鑄坯在1050~1150°C溫度范圍內固溶處理，保溫時間4~6min/_，隨后水淬冷至室溫，冷速大于10°c /S，防止冷卻過程中第二次的析出，隨后酸洗和表面處理；
[0011 ] 步驟3.由步驟2得到的鑄坯經過多道次冷軋，冷軋總壓下率不小于60%，冷軋后厚度為0.5~4mm ；
[0012]步驟4.冷軋板在1050~1150°C退火，按照2~3min/mm設置退火時間，噴水冷卻至室溫，冷卻速度大于20°C /s，退火后的組織均勻，晶粒尺寸在3~10 μ~之間，兩相平行相間沿軋制方向分布。
[0013]進一步的，經過所述步驟2的固溶處理后的組織中無析出物，兩相比例40%~60%之間，奧氏體晶粒呈等軸狀分散在鐵素體基體中，其晶粒尺寸在10~30 μ m之間。
[0014]進一步的，所述采用真空感應冶煉或電爐-氬氧脫碳冶煉，冶煉溫度在1550~1600°C之間，時間45~60min，澆鑄過熱度為30~100。。。[0015]本發明的有益效果在于:所述雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法中鑄態鋼坯固溶處理后，不經過熱軋或鍛造，而直接冷軋的加工方法。采用上述加工方法獲得的冷軋板，冷軋總壓下量達85%邊部不開裂，表面質量高，退火后鐵素體和奧氏體相分布均勻，晶粒細小，強度和延伸率等機械性能優異，耐氯化物點蝕和晶間腐蝕性能良好，與傳統的熱軋+冷軋相比，各項性能相當，提高了軋后的成材率和生產效率，降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后的金相圖；
[0017]圖2為實施例1雙相不銹鋼冷軋退火處理后縱截面的金相圖；
[0018]圖3為實施例2雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后的金相圖；
[0019]圖4為實施例2雙相不銹鋼冷軋退火處理后的縱截面金相圖；
[0020]圖5為實施例3雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后的金相圖；
[0021]圖6為實施例3雙相不銹鋼冷軋退火處理后的縱截面金相圖。
【具體實施方式】
[0022]根據本發明的加工方案，下面用具有代表性的實施例做進一步的闡述，本發明所采用的真空感應冶煉或電爐-氬氧脫碳冶煉，冶煉溫度在1550~1600°C之間，時間45~60min，澆鑄過熱度為30~100°C ;以下實施例僅用于解釋該加工方法，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[0023]實施例1:
[0024]一種雙相不銹鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分和重量百分比:C:0.079%, Si:0.15%, Mn:1.0%, P:0.014%, S:0.005，Cr:31.05%, N1:6.64%, Mo:3.88%, N:
0.53%，其余部分為Fe。
[0025]該合金的加工方法為:真空熔煉爐冶煉，澆鑄成方坯，切取厚度為6mm的鋼坯，在1100°C固溶處理30min后水冷至室溫，冷速大于10°C /s，防止冷卻過程中第二次的析出，酸洗去除氧化皮，隨后經過18個道次冷軋至1.2mm厚，總壓下量為80%，冷軋后邊部無開裂，冷軋板在1140°C退火3min后水冷，冷卻速度大于20°C /s。
[0026]圖1是實施例1鑄態鋼坯經過1100°C固溶處理30min，水冷至室溫后的金相，從組織中看出奧氏體呈獨立的島狀均勻分布在鐵素體基體中，奧氏體體積分數為42%，晶粒尺寸在12~20 μπι范圍內，組織中沒有σ相等析出物的存在。圖2是實施例1冷軋退火后縱截面的金相，可以看出兩相均完成了再結晶，鐵素和奧氏體兩相成條帶狀沿軋制方向排列，晶粒尺寸在5~10 μ m之間。
[0027]實施例2:
[0028]一種雙相不銹鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分和重量百分比:C:0.043%, Si:0.12%, Mn:1.1%，P:0.014%, S:0.005，Cr:25.64%, N1:6.58%, Mo:3.14%, N:
0.28%，其余部分為Fe。
[0029]該合金的加工方法為:真空熔煉爐冶煉，澆鑄成方坯，切取厚度為12mm的鋼坯，在1060°C固溶處理60min后水冷至室溫，冷速大于10°C /s，防止冷卻過程中第二次的析出，酸洗去除氧化皮，隨后經過23個道次冷軋至1.8mm厚，總壓下量為85%，冷軋后邊部無開裂，冷軋板在1080°C退火5min后水冷，冷卻速度大于20°C /s，使其在很短的時間內冷卻。
[0030]圖3是實施例2鑄態鋼坯經過1060°C固溶處理60min，水冷至室溫后的金相，奧氏體體積分數為48%,晶粒尺寸在10~25 μ m范圍內，大部分奧氏體晶粒為獨立的島狀組織，組織中存在少量未固溶的奧氏體枝晶，沒有σ相等析出物的存在。圖4是實施例2冷軋退火后縱截面的金相，鐵素體和奧氏體相平行相間排列，沿軋制方向分布，晶粒尺寸在5~10 μ m之間，鐵素體晶粒內存在少量的黑色二次奧氏體。
[0031]實施例3:
[0032]一種雙相不銹鋼合金材料，該合金材料具有如下的成分和重量百分比:C:0.021%, Si:0.26%, Mn:1.4%, P:0.008%, S:0.005，Cr:21.76%, N1:5.32%, Mo:2.78%, N:
0.16%，其余部分為Fe。
[0033]該合金的加工方法為:電爐-氬氧脫碳冶煉，連鑄成連鑄坯，厚度為20_，在1050°C固溶處理90min后水冷至室溫，冷速大于10°C /s，防止冷卻過程中第二次的析出，酸洗去除氧化皮，隨后經過26個道次冷軋至4mm厚，總壓下量為80%，冷軋后邊部無開裂，冷軋板在1050°C退火8min后水冷。
[0034]圖5是實施例3鑄態鋼坯經過1050°C固溶處理90min，水冷至室溫后的金相，奧氏體體積分數為57%，晶粒尺寸在8~15 μ m范圍內，奧氏體晶粒呈獨立的等軸狀，沒有σ相等析出物的存在。圖6是實施例3冷軋退火后縱截面的金相，鐵素體和奧氏體相沿軋制方向分布，晶粒細小分散呈紡錘形，晶粒尺寸在3~8 μ m之間，兩相再結晶均已經完成。
[0035]表1列出了實施例1~3冷軋板退火后的力學性能測試結果，材料的抗拉強度、屈服強度、延伸率的測試采用國際標準GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》。
[0036]表1實施例1~3雙相不銹鋼力學性能:
[0037]
【權利要求】
1.一種雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法，其特征在于，適用鋼種其化學成分重量百分比范圍為:C≤0.10%、Mn ( 2.00%、P≤0.045%、S≤0.040%、Si ( 1.00%,3.00% ^ Ni ^ 9.00%,20.00% ^ Cr ^ 33.00%、1.00% ^ Mo ^ 4.00%,0.15% ^ 0.60%，余量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1.根據合金的成分配比準備好原材料，采用真空感應冶煉或電爐-氬氧脫碳冶煉，隨后連鑄成連鑄坯或者模鑄成鑄坯，鑄坯厚度4~20πιπι ;鑄坯表面無縮孔、裂痕，心部無氣孔和夾雜物，鐵素體和奧氏體任意一相的比例不少于30% ； 步驟2.將所得鑄坯在105(Tll50°C溫度范圍內固溶處理，保溫時間r6min/mm，隨后水淬冷至室溫，冷速大于1(rc /s，酸洗和表面處理； 步驟3.由步驟2得到的鑄坯經過多道次冷軋，冷軋總壓下率不小于60%，冷軋后厚度為0.5~4mm ； 步驟4.由步驟3得到的冷軋板在105(Tll50°C退火，按照2~3min/mm設置退火時間，噴水冷卻至室溫，冷卻速度大于20°C /s，退火后晶粒尺寸在3~10 μ~之間，兩相平行相間沿軋制方向分布。
3.根據權利2所述的雙相不銹鋼鑄態鋼坯固溶處理后直接冷軋的加工方法，其特征在于，經過所述步驟2的固溶處理后的組織中無析出物，兩相比例40%飛0%之間，奧氏體晶粒呈等軸狀分散在鐵素體基體中，其晶粒尺寸在10-30 μ m之間。
【文檔編號】C21D8/02GK103526130SQ201310505454
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】賀宏, 王一德 申請人:北京科技大學