高強度馬氏體不銹鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種不銹鋼及其生產方法，尤其是一種高強度馬氏體不銹鋼板及其生 產方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國對海洋戰略的越來越重視，十八大報告指出，要提高海洋資源開發能力， 堅決維護國家海洋權益，向海洋強國的夢想推進。這些要求需要我們建造更多的各種艦艇 和大型船舶，因此急需能應用在艦艇船舶方面的高性能鋼板。艦艇船舶的工作環境對鋼板 性能的要求比較嚴格，要求其具有良好的低溫沖擊韌性和有較高的屈服強度，以及高強度、 高韌性、耐腐蝕性。
[0003] 0Crl6Ni5Mol不銹鋼是在0Crl3Ni5Mo基礎上發展起來的新型不銹鋼種，具有良好 的綜合性能，其強度高、韌性好，優良的抗腐蝕性能，以及焊接性能；因此，可以作為艦艇以 及大型船舶上重要的部件。
[0004] 0Crl6Ni5M〇l鋼板雖然具有良好的綜合性能，但是其技術含量高，生產過程中特別 容易出現炸裂、板型無法保證、性能不穩定等問題，生產難度極大；且在應用中容易出現韌 性偏低，開裂，組織異常等現象。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種高性能的高強度馬氏體不銹鋼板；本發明還 提供了一種高強度馬氏體不銹鋼板的生產方法。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明所述鋼板化學成分的質量百分含量為：C < 0. 06%、 Si 彡 1. 00%、Mn 彡 1. 00%、P 彡 0. 030%、S 彡 0. 015%、Cr 15. 00% ~17. 00%、Ni 4. 50% ~ 5. 50%、Mo 0? 80%~1. 20%、H彡0? 00025%、N彡0? 020%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0007] 優選的，所述鋼板化學成分的質量百分比為：C 0. 02%~0. 06%、Si 0. 50%~ 1. 00%、Mn 0? 50% ~1. 00%、P 彡 0? 030%、S 彡 0? 015%、Cr 15. 00% ~17. 00%、Ni 4. 50% ~ 5. 50%、Mo 0? 80%~1. 20%、H彡0? 00025%、N彡0? 020%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0008] 本發明鋼板各化學成分及含量的作用是： 碳（C):碳對鋼的強度、沖擊韌性、焊接性能都有顯著影響。鋼中含碳量增加，屈服強度 和抗拉強度會升高，但塑性和沖擊韌性會降低；碳含量低會影響控乳效果，也會增大冶煉控 制難度，碳含量高，又會影響鋼的焊接性能以及耐大氣腐蝕能力，所以不銹鋼鋼的碳含量范 圍控制在彡0. 06%，最好為0. 02%~0. 06%。
[0009] 硅（Si):在煉鋼過程中硅是重要的還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅量超過0. 50%， 硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服強度和抗拉強度，當硅含量過高時會降 低鋼的塑性、韌性和焊接性，所以硅含量范圍彡1. 〇〇%，最好為0. 50%~1. 00%。
[0010] 錳(Mn):錳成本低廉，能增加鋼的強度、韌性和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱 加工性能。在煉鋼過程中，錳還是良好的脫氧劑和脫硫劑，鋼中加入0. 50%以上時較一般鋼 不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度。錳含量過高時會降低鋼材的焊接性能，因此錳 含量彡1. 00%，最好為0? 50%~1. 00%。
[0011] 磷（P):在一般情況下，磷在鋼都是有害元素，會增加鋼的冷脆性，使鋼材的焊接性 能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于〇. 045%，優質鋼要求更 低些，因此盡量減少鋼中的磷含量，但是在冶煉不銹鋼時，鋼中磷更難去除，在能滿足使用 性能的情況下，將磷含量限定為P < 〇. 030%，以利于降低生產成本。
[0012] 硫（S):硫在鋼中也是有害元素，在鋼中與鐵生成化合物硫化亞鐵，硫化亞鐵與 鐵形成共晶體，它的熔點低，當鋼材加熱到1000 °C左右進行乳制或鍛造時，沿晶界分布的 Fe-FeS共晶已經熔化，各晶粒間的連接被破壞，導致鋼材開裂，即產生熱脆性。因此硫能 降低鋼的延展性和韌性，降低鋼的耐腐蝕性。因此應盡量減少硫在鋼中的含量，硫含量要 求越低，煉鋼成本要高，在能保證性能的前提下降低生產成本，本申請鋼中硫含量限定在 S ^ 0. 015%〇
[0013] 鉻（Cr):其含量對鋼板的強度、塑性和沖擊韌性均有較大影響，因為鉻既能固溶 于鐵素體和奧氏體中，又能與鋼中的碳形成多種碳化物；鉻固溶于奧氏體時，可提高鋼的 淬透性，當鉻與碳形成復雜碳化物，并在鋼中彌散析出時，可起到彌散強化作用，由于鉻提 高淬透性和固溶強化，所以能提高鋼在熱處理狀態下的強度和硬度。鉻能提高鋼的抗氧化 性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的主要合金元素，本發明的鉻含量為Cr 15. 00%~ 17. 00%〇
[0014] 鎳（Ni):鎳是不銹鋼中的主要成分，關系到不銹鋼的性能和成本。鎳能提高鋼的強 度，同時也能提高鋼的塑性和韌性，能較大幅度提高低溫沖擊韌性，因為鎳在鋼中通過在塑 性變形時增加晶格滑移面來提高材料塑性；鎳還可提高合金鋼的淬透性，并改善鋼在低溫 下的韌性，使韌脆轉變溫度降低。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能 力，鎳含量為Ni 4. 5〇%~5. 5〇%。
[0015] 鉬（Mo):鉬能使鋼的晶粒細化，存在與于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化作 用，提高淬透性和高溫強度，在高溫時能保持足夠的強度和抗蠕變能力，提高鋼的機械性 能。還可以抑制合金鋼由于高溫加熱引起的回火脆性。鉬在乳制過程中可增大對奧氏體再 結晶的抑制作用，進而促進奧氏體顯微組織的細化。但過多的鉬會損害焊接時形成的熱影 響區的韌性，降低鋼的可焊性且成本比較高，本發明中鉬含量為0. 80%~1. 20%。
[0016] 氮（N):氮在不銹鋼中可以增加合金的固溶強化，提高鋼的強度、改善抗腐蝕性能 和韌性，對于不銹鋼生產來說，鋼中氮含量的提高，意味著生產難度的大幅增加，而且控制 難度提高，因此本鋼中氮含量要求為N多0. 020%。
[0017] 本發明方法包括開坯工序、乳制工序和熱處理工序；所述鋼板化學成分的質量百 分含量如上所述； 所述開坯工序：開坯中全程采用避水快速乳制，不用立棍擠壓；鋼錠開坯后裝入緩冷 坑緩冷擴氫； 所述乳制工序：鋼坯出爐后立即乳制，且每道次的壓下量< l〇mm，直接乳制到所要求 的板厚； 所述熱處理工序：采用淬火+回火的熱處理工藝。
[0018] 本發明方法所述開坯工序：裝鋼前晾爐到300°C及以下，燜鋼時間多5h ;采用 低速燒鋼，最高加熱溫度1180°C，加熱時間90~96h，然后進行開坯乳制；開坯后降溫至 650°C~670°C裝入緩冷坑，在650°C~670°C保溫時間彡5h后隨爐降溫到150°C~250°C。 所述低速燒鋼過程為：400°C以下時，升溫速度< 10°C /h;400°C~650°C時，升溫速度 < 20°C /h ;650°C ~900°C 時，升溫速度< 30°C /h。
[0019] 本發明方法所述乳制工序：乳制過程全程避水；鋼坯的最高加熱溫度1180°C，均 熱溫度1160°C，鋼坯在預熱段加熱時間彡120min，加熱段停留時間彡180min。所述乳制工 序中鋼坯的加熱工藝：鋼坯入爐前在爐門口處烘烤60min及以上，入爐后打開爐門進行預 熱，鋼坯在預熱段停留90min及以上，預熱段，爐尾溫度< 600°C，預熱段加熱溫度< 800°C; 鋼坯在加熱段的最高加熱溫度< 1180°C ;鋼坯在均熱段停留時間多120min，均熱溫度 1160±5°C ;乳制后進行矯直。所述預熱段和加熱段的升溫速度為：400°C以下時，升溫速度 彡4°C /min ;400°C~650°C時，升溫速度彡6°C /min ;650°C~900°C時，升溫速度彡10°C / min，900°C~1180°C時，升溫速度彡 10°C /min。
[0020] 本發明方法所述熱處理工序：淬火溫度9