一种提高S32205系双相不锈钢强度的方法与流程

一种提高s32205系双相不锈钢强度的方法
技术领域
1.本发明涉及一种提高s32205系不锈钢强度的方法，属于特殊不锈钢品种开发应用领域。


背景技术：

2.s32205双相不锈钢在室温组织中奥氏体与铁素体共存，双相比例接近1：1，该钢种具有高强度（其屈服强度一般为奥氏体不锈钢的两倍）、良好的耐cl-点蚀、耐应力腐蚀及焊接性能等突出优点，在石油化工、制盐、水工、造船、民用等领域得到广泛使用。
3.s32205双相不锈钢具有铁素体和奥氏体组织，双相组织相互阻碍，因此晶粒细小。同时钢中含有较高含量的氮，其强度比铁素体和奥氏体不锈钢都要高，能满足绝大部分行业的需求。
4.某些特殊行业对s32205板材的性能提出了更高的要求，需要更高的强度，同时还要保持良好的冲击韧性，目前的成分体系很难达到上述要求。因此，需研发出一种既能提升s32205强度，又能兼顾冲击韧性的技术方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对上述问题，提供一种提高s32205系双相不锈钢强度的方法。
6.本发明的目的是这样实现的：一种提高s32205系双相不锈钢强度的方法，包括以下步骤：步骤一：选择强化元素v及合适的含量：在s32205中添加0.30-1.50 wt%的微合金钒；步骤二：维持铁素体相含量平衡：对cr、ni、mo、n含量进行调整使铁素体相比例维持在30-70%之间；步骤三：热轧：初轧温度1080-1150℃，轧制时间3-6min；步骤四：退火处理：在1000-1100℃按0.3-10min/mm进行退火处理。
7.进一步的讲，s32205系双相不锈钢的化学成分如下：c：0.050％-0.20%，si≤1.00％，mn：≤2.00％，p≤0.030％，s≤0.020％，cr：21.00％-23.00％， ni：4.50％-6.50％，mo：2.50％-3.50％，n：0.08％-0.20％，在上述成分体系下添加v：0.30％-1.50％，其余为铁和不可避免的杂质。
8.进一步的讲，本方法生产出的热卷表面合格，双相比例接近1:1，性能满足astm-a240/a240m的标准要求且强度提升20-100mpa。
9.本发明的有益效果是：1、合适的合金元素及退火制度保证了双相比例接近1：1，且组织中形成了适宜的、均匀的纳米级别钒的氮化物。
10.2、采用该方法实现了s32205板材强度提高20-100mpa，同时保持了良好的冲击韧性。
附图说明
11.下面结合附图对本发明作进一步的描述。
12.附图1：不同钒含量板材强度对比图。
13.图中横纵表为v含量，纵坐标为屈服强度。随着v含量的升高，屈服强度升高，当v含量0.8wt%时，强度提升84mpa。
14.附图2：不同钒含量板材冲击功对比图。
15.图中横纵表为v含量，纵坐标为板材的冲击功值。随着v含量的升高，冲击功值变化不大，不含钒的板材纵向冲击功值68j，含v 0.8wt%的纵向冲击功值62j。不含钒的板材横向冲击功值44j，含v 0.8wt%的纵向冲击功值43j，变化不大。
16.附图3：双相组织图。
17.图中为含v 0.8wt% 时双相不锈钢组织照片，其中黑色为铁素体，白色为奥氏体，铁素体组织含量为56%，奥氏体组织含量为44%。
18.附图4：组织中纳米尺寸钒的氮化物图。
19.图中为含v 0.8wt% 时组织中析出的钒的氮化物颗粒，尺寸为200nm左右。
具体实施方式
20.本发明针对s32205成分特点，添加钒形成钒的氮化物，利用纳米尺寸钒的氮化物析出强化，一方面大大提高了板材的强度，另一方面材料的冲击韧性未发生下降，满足了特殊行业需求。
21.本发明的技术方案是在s32205成分体系中加入一定量的钒，同时调整cr、ni、mo、n含量使其双相组织维持在30-70%之间，通过退火处理获得均匀的双相组织和纳米尺寸钒的氮化物，利用析出强化作用大大提升了材料的强度，同时保持良好的冲击韧性。
22.本发明涉及的s32205系钢种包含美标的s32205、s31803，欧标的1.4462、x2crnimon22-5-3，国标的s22253、s22053、022cr22ni5mo3n、022cr23ni5mo3n、日标的sus329j3l，其化学成分如下：c：0.050％～0.20%，si≤1.00％，mn：≤2.00％，p≤0.030％，s≤0.020％，cr：21.00％～23.00％，ni：4.50％～6.50％，mo：2.50％～3.50％，n：0.08％～0.20％。在上述成分体系下添加v：0.30％～1.50％，其余为铁和不可避免的杂质。
23.本发明的操作要点如下：选择强化元素v及合适的含量在s32205中添加0.30-1.50 wt%的微合金钒。
24.维持铁素体相含量平衡对cr、ni、mo、n含量进行调整使铁素体相比例维持在30-70%之间。
25.退火处理在1000-1100℃按0.3-10min/mm进行退火处理。
26.退火的目的一方面使双相组织接近1：1，另一方面合适的退火工艺可形成均匀的不同纳米尺寸钒的氮化物，使得强度得到不同提升，冲击功发生不同改变。
27.本发明过程的机理：适量钒的添加：钒是微合金元素，与氮具有很强的结合能力可形成微纳米级别钒
的氮化物，一方面析出相可以阻碍位错运动，提高强度。另一方面析出相可作为双相再结晶的形核中心，细化晶粒，提升强度。钒含量过少，只能起到退火强化作用，强度提升不大；钒含量过多，过多的析出相会严重影响冲击韧性和腐蚀性能。
28.铁素体含量平衡：钒是铁素体形成元素，添加后铁素体相比例会上升。为了获得铁素体奥氏体双相比例接近1:1的组织，必须对其他元素进行调整。
29.退火：退火后一方面双相组织发生回复再结晶，另一方面组织中形成纳米尺寸钒的氮化物。同时退火时间的调整可以使得纳米尺寸钒的氮化物分布会更加均匀，且可小范围内调整钒的氮化物尺寸。
30.本发明生产出的热卷表面合格，双相比例接近1:1，性能满足astm-a240/a240m的标准要求且强度提升20-100mpa。
31.下面结合实施例详细说明本方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
32.实施例一s32205的化学成分如下：c：0.025％si0.55％mn：1.18％p≤0.030％s≤0.020％cr：22.12％ni：5.50％mo：3.0％n：0.17％v：0.35％其余为铁和不可避免的杂质。
33.热轧：1250℃的钢坯在初轧温度1080-1150℃保温3min/mm。
34.退火处理：1050℃保温2min/mm。此退火工艺下钒的氮化物析出尺寸在100nm左右，铁素体相含量为52%，强度提高20mpa，冲击功纵向未变化，横向提升20j。
35.实施例二：s32205的化学成分如下：c：0.023％si0.51％mn：1.23％p≤0.030％s≤0.020％cr：21.5％ni：5.10％mo：2.8％n：0.16％v：0.80％其余为铁和不可避免的杂质。
36.热轧：1220℃的钢坯在初轧温度1080-1150℃保温5min/mm。
37.退火处理：1080℃保温1min/mm。此退火工艺下钒的氮化物析出尺寸在200-500nm左右，铁素体相含量为56%，强度提升84mpa，横纵向冲击功变化不大。
38.以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。