[发明专利]耐晶间腐蚀组织均匀高碳奥氏体不锈钢板及其制造方法

说明书

本发明提供了一种耐晶间腐蚀组织均匀高碳奥氏体不锈钢板及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.07％～0.11％，Si：0.49％～0.97％，Mn：1.53％～2.51％，P:≤0.035％，S≤0.015％，Ni：7.90％～9.40％，Cr：19.10％～19.90％，V：0.32％‑0.53％，W：0.03％～0.06％，N：0.04％～0.12％，其余为Fe及不可避免杂质；制造方法包括冶炼、铸造、加热、轧制、热处理、冷矫直；本发明采用两阶段控制轧制方式结合三阶段固溶处理的方式，生产最大厚度100mm的奥氏体不锈钢板，生产钢板其整个厚度截面的晶粒度满足3～5级要求且没有混晶现象发生，钢板耐晶间腐蚀性能良好。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，尤其涉及一种耐晶间腐蚀组织均匀高碳奥氏体不锈钢板及其制造方法。

背景技术

不锈钢的种类很多，按照内部组织分类可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。其中奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的一大类。而奥氏体不锈钢的主要特点是在室温下具有无磁性的奥氏体组织，钢的屈强比低、塑性好、焊接性能良好。其成分特点是含有较高成分的铬(≥17％)、镍(8-25％)及其它提高耐蚀性元素。因而奥氏体不锈钢不但具有好的耐蚀性同时还具有良好的力学性能和工艺性能，从而在机械设备上获得了广泛的应用。随着石化领域设备大型化趋势的发展，奥氏体不锈钢钢板的生产逐渐趋于厚规格，但随之而来的混晶问题，愈发凸显，亟待解决。混晶是指在材料显微组织上同时存在粗大和细小的晶粒，其中细晶粒分布在粗大晶粒周围，是材料内部缺陷的一种，对材料的力学性能、工艺性能危害较大，尤其是钢板高温服役性能。且对于奥氏体不锈钢，一旦产生混晶很难通过相应工艺进行改善或消除。

晶间腐蚀是是金属在特定的腐蚀环境中沿着或紧挨着材料的晶界发生和发展的局部腐蚀破坏状态。材料发生晶间腐蚀后其表面无变化，但在腐蚀严重的情况下，晶粒结合力丧失，完全失去强度，轻敲无清脆的金属声，用力敲击则易碎成小块甚至形成粉末，因此它是一种具有较大破坏性的局部腐蚀。奥氏体不锈钢因含有较高成分的Cr元素，易与钢中C结合，在加热保温过程中形成富铬碳化物(Cr₂₃C₆)，其对钢板耐晶间腐蚀性能十分不利。奥氏体不锈钢的常规生产中一般将钢板加热至某一温度并保温一段时间后水冷。钢板在某一热处理温度下进行一定时间保温，如果保温时间过短，钢中富铬碳化物(Cr₂₃C₆)无法有效溶入基体，造成钢板耐晶间腐蚀性能下降，如果保温时间过长，钢中晶粒则易发生急速长大甚至发生混晶现象。虽然钢板经过高温+长时保温有利于消除钢中富铬碳化物(Cr₂₃C₆)的溶解，但这将造成晶粒尺寸的急剧长大。高碳奥氏体不锈钢一般是指含量碳超过0.03％的常温组织为奥氏体不锈钢，其含碳量相对较高，因此，晶间腐蚀与晶粒均匀性也是高碳奥氏体不锈钢的生产与开发中的一大难题。

专利文献《提高具有FCC晶体结构合金耐晶间腐蚀性能的加工方法》(受理号CN110004368A)公开了一种开坯粗轧+多道次连续精轧结合的轧制方式，上述方式保证了钢板具有FCC晶体结构合金耐晶间腐蚀性能的加工方法，其研究的热轧板厚度在10～70mm，但该专利未讨论此方式对于钢板晶粒均匀性的控制效果。

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，该专利中设计钢板含碳量为0.045％，对于含碳量更高的奥氏体不锈钢板未做研究与讨论。

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》(受理号CN201911126633.6)公开了一种钢板厚度为≥10mm，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影响且厚规格钢板未做研究。