专利名称：具有优异的耐蚀性能的低镍双相不锈钢的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种双相不锈钢，与S32205双相不锈钢相比较而言，该双相不锈钢包含了高含量的Mn和低含量的Cr、Mo、N和Ni。更具体地讲，本发明涉及一种双相不锈钢，该双相不锈钢包含了低含量的Cr、Mo、N和Ni，由此降低该不锈钢的生产成本、具有优于STS 304钢和316L钢的优异的耐蚀性能，并在被热轧时具有低的边裂发生率。
背景技术：
通常，成型性能(formability)和耐蚀性能(corrosion resistance)优异的奥氏体(austenite)不锈钢采用Fe为母材(base metal)，并主要包含Cr和Ni。此外，为了达到各种各样的目的，已通过添加诸如Mo、Cu等其他元素对奥氏体不锈钢进行了各种各样的开发。
在奥氏体不锈钢中，316L钢具有优异的耐蚀性能、抗点蚀性能(pittingresistance)和高温强度。然而，316L钢是低碳钢，且包含了大于10wt％的Ni和大于2wt％的Mo，使得其成本价格随Ni和Mo的价格波动严重，从而降低了竞争力。
为了提高竞争力，钢铁业通过降低Ni和Mo的含量并保障耐蚀性能优于316L钢的耐蚀性能来努力开发新钢。
作为具有奥氏体相和铁素体(ferrite phase)相混合形成的双相不锈钢的例子，S32205双相不锈钢(以下称作“2205钢”)包含高百分比的Cr、Mo和N以保障优异的耐蚀性能，并包含大于5wt％的Ni以保障体积分数。
与包含10％的Ni的STS 316L钢相比较而言，这种双相不锈钢包含相对低的百分比的Ni，使得其生产成本低，因此其价格具有竞争力，从而提高了附加值(added value)。然而，2205钢的热成型性能差，因此具有80％的非常低的生产良率。此外，2205钢具有高含量的Cr和Mo，使得σ(sigma)相的沉积速度高，从而使钢的特性变差，并对缠绕和冷却处理具有高负载。因此，难以用2205钢取代316L钢。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种双相不锈钢，与2205钢相比较而言，该双相不锈钢具有低含量的Cr、Mo、N和Ni，由此降低钢的生产成本，通过降低被热轧时边裂的发生率来提高生产良率，且该双相不锈钢还具有优于STS304钢和316L钢的优异的耐蚀性能。
本发明人开发了一种双相不锈钢，该双相不锈钢包含了相对低的含量的Ni，并限制了Cr-Mo-Mn-N的组分以使α和γ的体积分数具有大约50∶50，使得生产成本降低；保障CPT高于STS304钢和316L钢的CPT的20℃；将边裂发生率最小化以提高生产良率并降低处理负载。
在本发明的示例性实施例中，双相不锈钢包含19.5～22.5％的Cr、0.5～2.5％的Mo、1.0～3.0％的Ni、1.5～4.5％的Mn、0.15％～0.25％的N、0.03％及小于0.03％的C、0.03％及小于0.03％的P、2％及小于2％的Si、Fe和不可避免的元素。
从下面优选实施例的结合附图的描述中，本发明的这些和/或其他目的和优势将变得清楚并更易于理解，在附图中图1是根据合金组分示出被热轧的样品的边裂的照片；图2是示出根据本发明的钢样品和对比钢样品的合金组分和体积分数的表格；图3是示出图2的样品的临界点蚀温度(CPT)的表格；图4是示出关于耐蚀性能和热成型性能的图2的样品的总测试结果的表格；图5是示出根据本发明的钢和传统的钢的氧化增量的表格。
具体实施例方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。下面，将基本组分进行如下的限制。
碳(C)C对于通过固溶强化来强化材料是有效的。然而，当C的含量过量时，C易于与诸如Cr的碳化物形成元素(carbide-forming element)结合，其中，碳化物形成元素对于铁素体相和奥氏体相之间的边界的耐蚀性能是有影响的。因此，C降低了晶界(grain boundary)周围的Cr的含量，使得耐蚀性能变差。为了使耐蚀性能最大化，将C的含量降低到0.03％以及0.03％以下。
氮(N)N与Ni一起是有助于奥氏体相稳定的元素中的一种。当N含量增加时，耐蚀性能和高强度得以实现。然而，当N的含量过高时，钢的热成型性能变差，从而降低了钢的生产良率。另一方面，当N的含量过低时，应该降低Cr和Mo的含量，来保障钢的体积分数，否则难以保障焊接部件的强度和相稳定性。因此，N的含量优选地在0.15％和0.25％之间。
锰(Mn)Mn通常具有大约1.5％的含量以调整金属流率(metal flowrate)。同时，可附加地包含Mn来代替Ni。在这种情况下，热成型性能可再次得到提高。然而，当Mn的含量过量时，Mn与钢中的S结合并形成MnS，从而使耐蚀性能和热成型性能变差。因此，Mn含量的上限被限制为4.5％。优选地，Mn的含量在1.5％和4.5％之间。
铬(Cr)Cr与Mo一起用作使铁素体相稳定的元素。这里，Cr不仅对于主要保障双相不锈钢的铁素体相来说是必要的，而且对于保障优异的耐蚀性能来说也是必要的。当Cr的含量增加时，耐蚀性能提高，但也应该提高昂贵的Ni的含量以保持体积分数。结果，优选地限定Cr的含量在19.5％和22.5％之间以保持双相不锈钢的体积分数和优于STS 304钢和316L钢的耐蚀性能。
钼(Mo)像Cr一样，Mo不仅用于稳定铁素体相而且大大地提高了耐蚀性能。然而，如果Mo的含量过量，则当进行退火时Mo可能形成σ相，从而使得耐蚀性能和耐冲击性能变差。在本实施例中，Mo只是辅助Cr保障铁素体的体积分数并保障适当的耐蚀性能，从而优选地限定Mo的含量在0.5％和2.5％之间。
镍(Ni)Ni与Mn和N一起是稳定奥氏体相的元素，并主要用作保障双相不锈钢的奥氏体相。为了降低生产成本，如果降低昂贵的Ni的含量，则可通过提高形成奥氏体相的Mn和N的含量来代替Ni的减量。然而，如果过度地降低Ni的含量，则将会过度地需要Mn和N，这使得耐蚀性能和热成型性能变差，或者降低Cr和Mo的含量，这使得难以保障耐蚀性能优于316L钢。因此，Ni的含量优选地位于1.0％和3.0％之间。
磷(P)P在晶界或界面处发生偏析，这可能使耐蚀性能和韧性变差。因此，尽可能地降低P的含量。优选地，考虑到精炼处理的效率，限制P含量的上限为0.03％。
硫(S)S使热成型性能变差，或者与Mn一起形成MnS，从而使得耐蚀性能变差。因此，尽可能地降低S的含量。优选地，S的含量低于0.03％。
硅(Si)为了脱氧而添加Si，然而Si可作为用于稳定铁素体相的元素。如果Si的含量过量，则Si使得钢的诸如冲击韧性的机械特性变差。因此，Si的含量优选地限制在2％和2％以下。
同时，制备具有根据本发明的实施例的组分的双相不锈钢样品，并关于体积分数、耐蚀性能和热成型性能进行测试。图2示出了将样品在1050℃的温度下退火后样品的合金组分和α-体积分数。在这些合金中，它们的α-体积分数在大约40％至大约60％的范围内。鉴于焊接、相稳定性等，确定α-体积分数在44％至51％范围内的双相不锈钢为优异(O)；α-体积分数低于44％或高于54％的双相不锈钢为有缺陷的(X)；α-体积分数在51％至54％范围内的双相不锈钢为良好(Δ)。
在图2的样品中，对除了Cr、Mo、Mn和N之外的合金组分进行统一(unify)以满足双相不锈钢的总的含量范围，但是为了实验上的便利，将Ni的含量范围限制在2.5wt％。
图3是示出图2的样品的临界点蚀温度(CPT)的表格，在表格中CPT意味着耐蚀性能。这里，确定CPT为20℃和20℃以下的钢为有缺陷的(X)；CPT在20℃至25℃范围内的钢为良好(Δ)；CPT为20℃和20℃以上的钢为优秀(O)。
上述CPT由下面的步骤产生基于美国材料试验协会(ASTM)G48方法，在1050℃的温度下将具有50mm(L)×25mm(W)×3mm(T)尺寸的被热轧的样品退火，然后在酸化的氯化铁溶液中沉淀24小时。
根据ASTM G48方法，由下面的方程式得到测量起始温度的CPTCPT(℃)＝(2.5×％Cr)+(7.6×％Mo)+(31.9×％N)-41.0。
ASTM G48方法建议以5℃为间隔计算CPT并选择最接近的数值。
然而，通过ASTM G48方法估计的测量起始温度的CPT具有很大的偏差。偏差很大的原因是没有考虑到Mn会劣化耐蚀性能。也就是说，因为具有降低的Ni含量的双相不锈钢具有相对高的Mn含量，所以在由上述的ASTMG48方法得到的估计的CPT中产生了偏差。
为了补偿该偏差，本发明人通过考虑Mn来计算了CPT，结果如下CPT(℃)＝-150.47+2.65Cr+11.71Mo-1.3Mn+64.58N。
根据本发明，估计的CPT近似等于测量的CPT。
同时，在钢具有低含量的Cr和Mo或者具有高含量的Mn的情况下，测量的CPT比估计的CPT相对低一些。因此，不期望为了保障低Ni双相不锈钢的体积分数而过度地提高Mn的含量或者过度地降低Cr和Mo的含量。
当生产低Ni双相不锈钢时，应该降低边裂的发生率以提高生产良率，并应该保障热成型性能以将固定负载最小化。将具有图2的组分的钢生产为50Kg的钢锭(ingot)并锻压以具有20mm(T)和30mm(T)，然后观察它们的边裂的发生率，从而通过选择与2205钢相比较而言在边裂的发生率中性能显著改进的钢而得到了如图1的测试结果。
这里，确定具有像2205钢一样的边裂的钢为有缺陷的(X)；具有局部边裂的钢为良好(Δ)；几乎没有边裂的钢为优异(O)。
图4示出了图2的样品关于体积分数、耐蚀性能和热成型性能的总测试结果。四种钢(3、4、14和15号钢)满足了双相不锈钢的成型特性，具有优于316L钢的耐蚀性能，且热成型性能优异。另外，可选择其它钢(1、2、5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、16、20、21和22号钢)作为优选的钢，然而它们次于前面所述的钢。因此，随着Mn含量变高，热成型性能和耐蚀性能变差。另外，随着N含量变高，热成型性能变差。同样，具有高含量的Mn的钢需要相对较高含量的Mo。
图5示出了当为了热轧而将钢作为钢坯(slab)再次加热时，根据本发明的实施例的优异的钢和良好的钢与对比钢(诸如STS 304、STS 316L和2205)之间在高温氧化方面的差异。通过测量一定条件下的氧化增量来进行高温氧化测量，所述条件如下在1250℃的温度下加热具有10mm(L)×10mm(W)×3mm(T)尺寸的被热轧样品，并在加热炉中保持180分钟。
此时，在加热炉的气氛下，将S的含量调整到200ppm。结果，根据本发明的钢的氧化增量为传统的2205钢的4至6倍，其性能比传统的2205钢低，且为316L钢的大约1/3至1/2倍，其性能比316L钢高。与传统的2205钢相比较而言，通过由于被热轧时形成在被再次加热的钢坯表面上的氧化层而导致的表面润滑效应减少了表面缺陷，所以提高了根据本发明的钢的表面质量。
与2205双相不锈钢相比较而言，在根据本发明的双相不锈钢中，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；保障了耐蚀性能优于STS 304钢和316L钢；减少了被热轧时边裂的发生率，从而降低了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。
虽然已示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员要理解的是，在不脱离本发明的原理和精神以及不脱离权利要求及其等同物所限定的范围的情况下，可对实施例进行改变。
权利要求
1.一种具有优异的耐蚀性能的低Ni双相不锈钢，所述双相不锈钢具有的合金组分包括19.5％～22.5％的Cr、0.5％～2.5％的Mo、1.0％～3.0％的Ni、1.5％～4.5％的Mn、0.15％～0.25％的N、Fe和不可避免的元素，其中，通过下面的利用所述合金组分的组成范围作为函数的方程式来计算CPTCPT(℃)＝-150.47+2.65Cr+11.71Mo-1.3Mn+64.58N调整所述合金组分的组成范围以使所述CPT高于20℃。
2.如权利要求1所述的双相不锈钢，还包括0.03％及小于0.03％的C、0.03％及小于0.03％的P和2％及小于2％的Si。
全文摘要
本发明公开了一种含有含量相对低的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Mo、1.0％～3.0％的Ni、1.5％～4.5％的Mn、0.15％～0.25％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℃。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STS 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。
文档编号C22C38/18GK101090988SQ200580045052
公开日2007年12月19日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月27日
发明者金光泰, 李龙宪, 孙元根 申请人:Posco公司