[发明专利]一种双相不锈钢S32101钢板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种双相不锈钢S32101钢板及其制造方法，该钢板的成分设计中以高Mn、高N代替贵重Ni，Mo，钢板以Fe为基础元素并包含如下组分：按质量百分比计C：0.02～0.06％，Si：1.00～1.20％，Mn：3.00～6.00％，P：≤0.030％，S：≤0.015％，Cr：20.00～24.00％，N:0.20～0.40，Ni：1.00～2.00％，Cu：0.10～0.80％，Mo：0.10～0.80％及不可避免的杂质元素；本发明制造工艺包括：坯料冶炼→浇注钢锭→锻造→修磨→加热→轧制→矫直→固溶酸洗；本发明可用于制造腐蚀环境中的工艺设备，例如核电的燃料水池制作等，同时钢板的平均屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥650MPa，延伸率≥30％，综合力学性能优良。

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢S32101钢板及其制造方法。属于冶金行业技术领域。

背景技术

双相不锈钢S32101由于在成分设计中以高Mn、高N代替贵重金属Ni、Mo，在降低生产成本的同时，也提高了力学性能和耐腐性能，属于节约性不锈钢，可用于制造中等腐蚀环境中的工艺设备，用途广泛，目前已被大批量应用于第三代核电站AP1000的燃料水池、耐受墙体等制作。

双相不锈钢是一种由铁素体和奥氏体两相组成的不锈钢，在固溶状态下其中一相比例一般约为45％～55％(量少相至少占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，与奥氏体不锈钢相比，固溶状态下双相不锈钢的屈服强度是奥氏体不锈钢的近两倍，而耐点腐蚀、耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀及耐疲劳腐蚀能力相比同级别的奥氏体不锈钢有明显改善。

双相不锈钢S32101钢板的生产难度极大，一方面是冶炼过程中氮含量的控制，另一方面是钢板表面极易产生裂纹，且因变形抗力过大，板型容易瓢曲导致轧废。

专利EP2258885(A1)公开了一种低合金双相不锈钢，其化学成分为：C:≤0.06％，Si:0.1-1.5％，Mn:2.0-4.0％，P:≤0.05％，S≤0.005％，Cr:19.0-23.0％，Ni:1.0-4.0％，Mo:≤1.0％，Cu:0.1-3.0％，V:0.05-0.5％，Al:0.003-0.050％，O:≤0.007％，N:0.10-0.25％，Ti:≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利将Mn含量控制在2.0-4.0％，且铬含量较高，另外添加了一定量的V，利用V抑制N的活性，从而避免焊缝热影响区中Cr的氮化物析出，从而提高焊缝的耐腐蚀性与冲击韧性，该专利可应用于对耐蚀性特别是焊缝部位耐蚀性有较高要求的领域，但成本较高，且含较高的铜导致加工硬化低。

专利CN101215674涉及一种经济型双相不锈钢合金材料及其制备方法，该合金材料的组成及质量百分比为：0＜C≤0.04％，0＜S≤0.01％，0＜Si≤1.0％，0＜P≤0.015％，Cr：18.0～20.0％，Mn：5.0～7.0％，N：0.15～0.25％，B：0.001～0.01％，稀土Ce或Y：0.005～0.20％，其余部分为铁。该钢是典型的以Mn、N代Ni的经济型双相不锈钢，其Cr含量较低且不含Mo，这种双相不锈钢的PREN值较低，材料的耐蚀性能下降，另外该钢4～7％的Mn以及0.15-0.3％的N完全取代Ni，强度较高，该专利因耐蚀性较差不适用于弹簧等对耐蚀性有较高要求的领域。

中国专利CN102634740A一种高塑性的经济型双相不锈钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C 0.01～0.06％，Si 0.1～1.0％，Mn 0.5～4.0％，Cr 19.5～22.0％，Ni1.8～3.5％，N 0.1～0.18％，Mo 0.5～1.3％，Cu 0.1～1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明以Mn、N取代Ni从而降低成本，同时调整Cr、Mo的含量使钢具有优异的耐腐蚀性能与更高的塑性，兼具有良好的低温韧性与焊接性能，其制造的板材可大量应用于热交换器、水箱等对耐蚀性和塑性要求较高的环境，该专利合金成本较高。

发明内容