[发明专利]快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板及其制造方法

说明书

本发明提供了一种快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C:0.04％～0.10％、Si:0.10％～0.60％、Mn:1.00％～2.0％、P≤0.035％、S≤0.010％、Ni:11.50％～12.50％、Cr:17.00％～18.00％、Mo:2.50％～2.70％、Cu≤0.10％、N:0.05％～0.15％、B≤0.0015％、Al≤0.03％、Sb≤0.002％、Pb≤0.001％、Se≤0.015％、Sn≤0.005％、V≤0.10％、Zn≤0.01％、As≤0.01％、Co≤0.06％、Zr≤0.015％、Nb≤1.50％、Ti≤1.00％、[O]≤30ppm、[H]≤5.0ppm；其余为Fe及不可避免的杂质。通过添加一定含量的氮元素，大幅提升了奥氏体不锈钢常温及高温强度；同时成品钢板中的铁素体含量＜1％，钢板具有均匀晶粒尺寸且晶粒度达到3～6级的同时具有优异的耐晶间腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板及其制造方法。

背景技术

快中子反应堆(简称快堆)是当今唯一现实的增殖堆，是保证国家大规模发展核电、未来能源可持续、安全供应的关键堆型，而用于制造快堆的材料则主要为奥氏体不锈钢。由于快堆的运行温度区间在250～650℃，这就要求在此温度下服役的奥氏体不锈钢具有良好的高温强度。而提高钢中碳含量则能有效的提高钢板的高温强度，但过高的碳含量将降低钢板的耐晶间腐蚀性能，特别是经过敏化处理后钢板的耐晶间腐蚀性能将会急剧劣化。由于奥氏体不锈钢在实际冶炼过程中会形成一定数量的残余铁素体，不采用特殊的工艺将其降低或消除，则钢板在长期的高温服役温度下运行，钢中的铁素体相则会分解出脆性α相，恶化钢板的韧性。另外，随着奥氏体不锈钢钢板厚度的增加，在其内部则会形成一定程度的混晶现象，即同时存在粗大和细小的晶粒，其中细晶粒分布在粗大晶粒之间。混晶现象对奥氏体不锈钢的力学性能、工艺性能危害较大。综上所述，快堆用奥氏体不锈钢不仅需要具有良好的高温性能和耐晶间腐蚀性能，同时还要最大程度的降低钢中残余铁素体并避免在钢中形成混晶。

专利文献《一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法》(申请号：201911126633.6)公开了一种三阶段热处理方法，分别在900-920℃、1000-1010℃和1050℃以上进行分段热处理，保证厚度方向不同位置的晶粒尺寸差值≤8μm，但该专利并未讨论三阶段热处理对于钢板抗晶间腐蚀性能和残余铁素体含量的影响。

专利文献《高碳奥氏体不锈钢中厚板的晶粒度控制方法》(受理号CN111549276A)公开了一种三阶段热处理方法，其各阶段温度分别为600℃、1010℃和1050℃，上述热处理方法不仅保证了钢板具有全厚度方向晶粒均匀同时还具有良好的抗晶间腐蚀性能，但该发明并未涉及上述热处理工艺是否有利于钢中残余铁素体的消除。

为了解决快堆用奥氏体不锈钢面临的上述问题，亟待开发出一种具有良好高温强度和耐晶间腐蚀性能且晶粒均匀、单一奥氏体组织的不锈钢钢板及其生产方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种具有良好的高温性能和耐晶间腐蚀性能，同时在整个厚度方向晶粒均匀且钢中没有残余铁素体的快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板及其制造方法。

本发明目的是这样实现的：

一种快中子反应堆用奥氏体不锈钢钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C:0.04％～0.10％、Si:0.10％～0.60％、Mn:1.00％～2.0％、P≤0.035％、S≤0.010％、Ni:11.50％～12.50％、Cr:17.00％～18.00％、Mo:2.50％～2.70％、Cu≤0.10％、N:0.05％～0.15％、B≤0.0015％、Al≤0.03％、Sb≤0.002％、Pb≤0.001％、Se≤0.015％、Sn≤0.005％、V≤0.10％、Zn≤0.01％、As≤0.01％、Co≤0.06％、Zr≤0.015％、Nb≤1.50％、Ti≤1.00％、[O]≤30ppm、[H]≤5.0ppm；其余为Fe及不可避免的杂质。