双相铁素体奥氏体不锈钢的制作方法
【专利说明】双相铁素体奥氏体不锈钢
[0001] 本发明涉及双相铁素体奥氏体不锈钢，其具有基本上由40-60体积％的铁素体和 40-60体积％的奥氏体、优选45-55体积％的铁素体和45-55体积％的奥氏体组成的显微组 织，且通过添加铜其具有改进的可冷加工性和冲击韧性。
[0002] 通常在不锈钢中将铜含量限于约3重量％，以主要避免在接近熔点的温度下焊 接、浇铸或热加工过程中发生的热裂。然而，较低水平（0. 5-2. 0重量％ )确实存在于不锈 钢号中，且可导致较高的可机加工性并改进冷加工过程。双相不锈钢通常具有良好的抗热 裂性。
[0003] 从EP专利1327008中已知一种双相铁素体奥氏体不锈钢，其以商标LDX 21#1? 出售，且在对于铁素体形成元素和奥氏体形成元素（即对于铬当量（C^q)和镍当量（N〇 : 20〈Creq〈24. 5 和 Nieq>10,其中
[0004] Creq= Cr+1. 5Si+Mo+2Ti+0. 5Nb
[0005] Nieq= Ni+0. 5Mn+30(C+N)+0. 5(Cu+Co))的这样的条件下，其包含按重量％计 0.02-0. 07 % 的碳（C)、0· 1-2.0 % 的硅（Si)、3-8 % 的锰（Μη)、19-23 % 的铬（Cr)、L 1-1.7% 的镍（Ni)、0. 18-0. 30%的氮（N)，任选地按式（M0+1/2W)最大1. 0%的总量的钼（Mo)和/ 或钨（W)，任选地最高达最大I. 0%的铜（Cu)，任选地0. 001-0. 005%的硼（B)，任选地各自 最高达0.03%的铈（Ce)和/或钙（Ca)，余量为铁（Fe)和不可避免的杂质。
[0006] 在该EP专利1327008中，关于铜据说铜是有价值的奥氏体形成元素，且可对在一 些环境下的耐腐蚀性具有有利影响。但在另一方面，在铜的含量过高的情况下存在铜析出 的风险，因此铜含量应最大为I. 0重量％，优选地最大为0. 7重量％。
[0007] 如EP专利1786975中所描述的，EP专利1327008的铁素体奥氏体不锈钢具有良 好的可机加工性，并因此适合于例如切削操作。
[0008] EP专利申请1715073涉及低镍和高氮的奥氏体-铁素体不锈钢，在该钢中将奥氏 体相的百分比调整为10-85体积％的范围中。铁素体相独立地处于15-90体积％的范围中。 通过将奥氏体相中的碳和氮含量的总和（C+N)调节至从0. 16至2重量％的范围来获得该 奥氏体-铁素体不锈钢的高可成形性。并且，在文献EP 1715073中，作为任选的元素提及 铜，其范围小于4重量％。文献EP 1715073显示了用于经测试的不锈钢的极大量的化学组 合物，但仅有极少的钢包含大于1重量％的铜。因此仅描述了铜作为用于EP 1715073的不 锈钢的一个可替代元素以提高耐腐蚀性，但EP 1715073并未描述在所提及的铜范围中铜 对不锈钢的性质的任何其他作用。
[0009] WO公开2010/070202描述了双相铁素体奥氏体不锈钢，其包含按重量％计 0· 005-0. 04 % 的碳（C)、0· 2-0. 7 % 的硅（Si)、2. 5-5 % 的锰（Mn)、23-27 % 的铬（Cr)、 2. 5-5 % 的镍（Ni)、0.5-2. 5 % 的钼（Mo)、0.2-0. 35 % 的氮（N)，0· 1-1.0 % 的铜（Cu)，任选地 小于1 %的钨（W)，小于0.0030 %的包含硼（B)和钙（Ca)的组中的一个或多个元素，小于 0. 1 %的铈（Ce)，小于0.04%的铝（Al)，小于0.010%的硫（S)和其余的铁（Fe)和偶存杂 质。在该WO公开WO 2010/070202中，关于铜，据说已知铜以高于0.1重量％的含量抑制金 属间相的形成，且高于1重量％的铜导致更大量的金属间相。
[0010] WO公开2012/004473涉及具有改进的可机加工性的奥氏体铁素体不锈钢。所 述钢包含按重量％计0.01-0. 1 %的碳（C)、0. 2-1. 5 %的硅（Si)、0. 5-2. 0 %的锰（Mn)、 20. 0-24.0 % 的铬（Cr)、1· 0-3.0 % 的镍（Ni)、0· 05-1.0 % 的钼（Mo)和彡 0· 15 % 的钨（W) 以使得0.05〈]?〇+1/2^〈1.0%，1.6-3.0%的铜（(：11)、0.12-0.20%的氮（沁、彡0.05%的铝 (Al)、彡0· 5 %的钒（V)、彡0· 5 %的铌、彡0· 5 %的钛（Ti)、彡0· 003 %的硼（B)、彡0· 5 %的 钴（(：〇)、彡1.0%的1?]\1(稀土金属）、彡0.03%的钙（〇&)、彡0.1%的镁（]\%)、彡 0.005% 的硒（Se)，其余为铁（Fe)和杂质。在该公开中关于铜，据说以介于1.6-3.0%之间的含量 存在的铜有助于获得所需要的两相奥氏体铁素体组织，以获得对一般腐蚀更好的抗性，而 不必将该钢号（shade)中氮的比率提高得过高。铜低于1.6%时，所需要的相组织所需氮 的比率开始变得太大以致不能避免连续铸造大方坯的表面品质问题，并且铜高于3. 0%时， 开始存在铜偏析和/或析出的风险，其因此可以在长期使用中产生抗局部腐蚀性和降低弹 性。
[0011] JP公开2010222695涉及铁素体奥氏体不锈钢，所述铁素体奥氏体不锈钢含有按 重量％计〇· 06%或更少的 C、(λ I-L 5%的 Si、(λ 1-6. 0%的 Μη、(λ 05%或更少的 Ρ、(λ 005% 或更少的 S、0. 25-4. 0% 的 Ni、19. 0-23. 0% 的 Cr、0. 05-L 0% 的 Μο、3· 0%或更少的 Cu、 0· 15-0. 25% 的 Ν、0· 003-0. 050% 的 Al、0· 06-0. 30% 的 V 和 0· 007%或更少的 0,同时根据 下式控制Ni-bal.至-8到-4 :
[0012] Ni-bal. = (Ni+0. 5Mn+0. 5Cu+30C+30N)-I. I (Cr+1. 5Si+Mo+ff)+8. 2
[0013] 且包括的奥氏体相的面积率为40-70 %。
[0014] US公开2011097234描述了一种能够抑制焊接热影响区的耐腐蚀性和韧性降低的 低组分双相不锈钢，其特征为：包含按重量％计：(：：0.06%或更少，Si :0.1至1.5%，Mn: 2. 0 至 4. 0%，P :0· 05%或更少，S :0· 005%或更少，Cr :19. 0 至 23. 0%，Ni :1. 0 至 4. 0%， Mo :1· 0%或更少，Cu :0· 1 至 3. 0%，V :0· 05 至 0· 5%，Al :0· 003 至 0· 050%，0 :0· 007%或 更少，N :0. 10至0. 25%，和Ti :0.05%或更少，余量为Fe和不可避免的杂质，具有由下式表 示的80或更低的Md3。温度值：
[0015] Md30= 551-462 (C+N)-9. 2Si-8. 1Μη-29 (Ni+Cu)-13. 7Cr-18. 5M〇-68Nb,
[0016] 具有由下式表示的-8至-4的Ni-bal:
[0017] Ni-bal = (Ni+0. 5Μη+0· 5Cu+30C+30N)-l. I (Cr+1. 5Si+Mo+W)+8. 2,且 Ni-bal 和 N 含量之间的关系满足下式：
[0018] N(% )< = 0. 37+0. 03 (Ni-bal),
[0019] 且还具有40-70%的奥氏体相面积百分比，并具有3. 5或更多的2Ni+Cu。
[0020] 在JP公开2010222695和US公开2011097234两个公开中，钒是重要的添加剂元 素，因为根据这些公开，钒降低了氮的活性且因此延迟了氮化物的析出。氮化物的析出是关 键的，因为在焊接期间添加氮以提高热影响区（HAZ)的耐腐蚀性，且采用高氮将引起由沉 积于晶界的氮化物导致的性质劣化的风险。
[0021] 本发明的目的是为了消除现有技术的一些缺点，并在可冷加工性和冲击韧性方面 利用铜含量的提高来改进根据EP专利1327008的双相铁素体奥氏体不锈钢。本发明的主 要特征列于所附权利要求中。
[0022] 根据本发明，发现提高如EP专利1327008中所描述的和以商标LDX 2HH?出售 的双相铁素体奥氏体不锈钢中的铜含量，使得铁素体奥氏体不锈钢包含I. 1-3. 5重量％的 铜，改进了可冷加工性性质。铜的添加还影响了可机加工性。根据本发明的双相铁素体奥氏 体不锈钢，在退火条件下具有40-60体积％的铁素体和40-60体积％的奥氏体、优选45-55 体积％的铁素体和45-55体积％的奥氏体，在对于铁素体