一种提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法专利检索-铁基合金的热处理专利检索查询-专利查询网

一种提高S30403 热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法
申请号	CN202311324740.6	申请日	2023-10-13	公开(公告)号	CN117604216A	公开(公告)日	2024-02-27
申请人	山西太钢不锈钢股份有限公司;			发明人	李姚兵; 白日普; 郭勇;
摘要	本发明公开了一种提高S30403 热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，包括：(1) 不锈钢成分控制，冶炼作为所述S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢时，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C≤0.020％、P≤0.025％、S≤0.001％；(2)固溶处理工艺参数控制，加热段固溶处理温度控制为900～1000℃，均热段固溶处理温度控制为1020～1040℃，保温段固溶处理温度控制为1060±5℃，固溶处理冷却速度控制为25～35℃/S。本发明从“超低碳成分控制、高温快冷固溶处理”两方面入手，通过降低S30403奥氏体不锈钢中厚板碳含量以及高温加热、快速冷却的热处理工艺控制，减少不锈钢晶界析出的碳化物(CrFe)23C6数量，极大提升了S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，不仅满足行业标准，而且能够满足客户特殊需求。
权利要求	1.一种提高S30403 热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于，包括： (1)不锈钢成分控制冶炼作为所述S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢时，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C≤0.020％、P≤0.025％、S≤0.001％； (2)固溶处理工艺参数控制加热段固溶处理温度控制为900～1000℃，均热段固溶处理温度控制为1020～1040℃，保温段固溶处理温度控制为1060±5℃，固溶处理冷却速度控制为25～35℃/S。 2.根据权利要求1所述的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于，在固溶处理工艺参数控制中，按如下方式基于所述S30403热轧不锈钢中厚板的厚度控制固溶处理时间：6mm≤板厚≤10mm时，固溶处理时间/板厚＝3min/mm；10mm＜板厚≤ 30mm时，固溶处理时间/板厚＝2.5min/mm；30mm＜板厚≤60mm时，固溶处理时间/板厚＝ 2min/mm。 3.根据权利要求1所述的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于，采用EAF+AOD的二步法冶炼工艺制备作为所述S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，其特征在于，所述S30403热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比为：C≤ 0.020％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.045％、S≤0.030％、Cr：17.5％～19.5％、Ni：8.0％～12.0％、N≤0.1％、Cu≤0.50％，其余为Fe与不可避免的杂质。
说明书全文	一种提高S30403 热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法技术领域 [0001] 本发明属于不锈钢材料性能控制技术领域，更具体地涉及一种提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法。背景技术 [0002] S30403热轧不锈钢在高温和室温下均为奥氏体组织，该钢种具有强度低、延伸性高、低温韧性好、成型性和焊接性能优异等的特点。同时奥氏体不锈钢在高温氧化性环境中具有优良的耐蚀性和良好的耐热性，在各种无机酸、有机酸、碱等环境中有适宜的耐蚀性，被广泛应用于石油、化工、造船、食品、医疗、锅炉、建筑等行业，是目前所有不锈钢中使用量最大、应用最广泛的不锈钢之一。 [0003] S30403热轧不锈钢含碳量小于0.03％，碳与铬及铁会生成复杂的碳化物(CrFe)23C6，在固溶处理过程中容易在奥氏体不锈钢晶界处优先析出碳化物(CrFe)23C6，在晶界周围形成“贫铬”区，造成不锈钢的晶间腐蚀，这是被广泛接受的晶间腐蚀“贫铬”理论。 [0004] 晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最危险的破坏形式之一，这种腐蚀使晶粒间结合力丧失，导致不锈钢机械性能失效。然而，目前缺乏有效的性能控制技术来提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，无法满足用户对晶间腐蚀性的特殊要求，制约了S30403热轧不锈钢的广泛应用。发明内容 [0005] 为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法，包括： [0006] (1)不锈钢成分控制 [0007] 冶炼作为所述S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢时，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C≤0.020％、P≤0.025％、S≤0.001％； [0008] (2)固溶处理工艺参数控制 [0009] 加热段固溶处理温度控制为900～1000℃，均热段固溶处理温度控制为1020～1040℃，保温段固溶处理温度控制为1060±5℃，固溶处理冷却速度控制为25～35℃/S。 [0010] 进一步地，在上述提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法中，在固溶处理工艺参数控制中，按如下方式基于所述S30403热轧不锈钢中厚板的厚度控制固溶处理时间：6mm≤板厚≤10mm时，固溶处理时间/板厚＝3min/mm；10mm＜板厚≤30mm时，固溶处理时间/板厚＝2.5min/mm；30mm＜板厚≤60mm时，固溶处理时间/板厚＝2min/mm。 [0011] 进一步地，在上述提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法中，采用EAF+AOD的二步法冶炼工艺制备作为所述S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢。 [0012] 进一步地，在上述提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法中，所述S30403热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比为：C≤0.020％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.045％、S≤0.030％、Cr：17.5％～19.5％、Ni：8.0％～12.0％、N≤0.1％、Cu≤ 0.50％，其余为Fe与不可避免的杂质。 [0013] 与现有技术相比，本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法具有如下优点和有益效果：本发明从“超低碳成分控制、高温快冷固溶处理”两方面入手，通过降低S30403奥氏体不锈钢中厚板碳含量以及高温加热、快速冷却的热处理工艺控制，减少不锈钢晶界析出的碳化物(CrFe)23C6数量，同时获得均匀的完全奥氏体组织，以提升S30403热轧不锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能。通过本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法的实施，极大提升了S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，不仅满足行业标准，而且能够满足客户特殊需求。具体实施方式 [0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0015] 本发明所涉及的S30403热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比如下：C≤0.020％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.045％、S≤0.030％、Cr：17.5％～19.5％、Ni：8.0％～12.0％、N≤0.1％、Cu≤0.50％，其余为Fe与不可避免的杂质。 [0016] 本发明旨在提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，以满足用户对晶间腐蚀性的特殊要求，为此采用了“超低碳成分控制、高温快冷固溶处理工艺”，通过“超低碳成分控制”，降低钢中碳含量，以减少在晶界析出的碳化物(CrFe)23C6的数量，使其不足以引起晶间腐蚀破坏；通过“高温快冷固溶处理工艺”，使碳化物(CrFe)23C6充分溶解于γ相中，温度愈高，则碳化物(CrFe)23C6溶解的越充分，冷却速度越快，则碳化物(CrFe)23C6在固溶处理冷却过程中无足够时间在晶界析出。因此，本发明从成分和固溶处理工艺参数两方面进行控制，有效减少S30403奥氏体不锈钢晶界处析出的碳化物(CrFe)23C6的数量，显著提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能。 [0017] 具体而言，本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法包括： [0018] (1)不锈钢成分控制 [0019] S30403热轧不锈钢中厚板晶间腐蚀产生的原因是其不锈钢原料成分中碳与铬及铁结合形成的碳化物(CrFe)23C6优先在不锈钢晶界处析出，在晶界附近形成“贫铬”区，使晶界周围优先发生腐蚀。为了从源头上减少沿晶界析出的碳化物(CrFe)23C6的数量，在不锈钢成分控制中，对S30403热轧不锈钢中厚板的不锈钢原料进行超低碳成分控制，降低不锈钢中碳含量，从而减少晶界析出的碳化物((CrFe)23C6的数量，使其不足以引起晶间腐蚀破坏，从而提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能。 [0020] 同时，由于P元素在不锈钢中有相当的溶解度，P含量的增加，提高了不锈钢的强度，降低了塑韧性。而且P容易在不锈钢的晶界处产生偏析，严重影响不锈钢的晶间腐蚀性。而且，由于S元素在不锈钢中溶解度很低，它容易与Mn形成MnS的非金属夹杂，对不锈钢的耐蚀性有害。因此，在不锈钢成分控制中，降低不锈钢中P、S含量，从而避免P元素的偏析和硫化物等非金属夹杂物的生成，提升钢质纯净度，由此进一步提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能。 [0021] 为此，在不锈钢成分控制中，冶炼作为S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢时，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C≤0.020％、P≤0.025％、S≤0.001％。 [0022] (2)固溶处理工艺参数控制 [0023] 对S30403热轧不锈钢中厚板进行高温快冷固溶处理，使碳化物(CrFe)23C6充分溶解于γ相中，固溶处理温度愈高，则碳化物(CrFe)23C6溶解的越充分，固溶处理冷却速度越快，则碳化物(CrFe)23C6在固溶处理冷却过程中无足够时间在晶界析出。为此，在固溶处理工艺参数控制中，采用高温加热、快速冷却的热处理工艺对S30403热轧不锈钢中厚板进行固溶处理，高温加热可以使S30403热轧不锈钢中厚板中析出的碳化物(CrFe)23C6充分溶解、基体组织中少量的铁素体等充分转化成奥氏体，快速冷却可使碳化物(CrFe)23C6无足够时间析出，最终得到均匀的完全奥氏体组织，从而减少碳化物(CrFe)23C6的析出，有效提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能。具体而言，固溶处理工艺参数控制为：加热段固溶处理温度为900～1000℃，均热段固溶处理温度为1020～1040℃，保温段固溶处理温度为1060±5℃，固溶处理冷却速度为25～35℃/S。 [0024] 此外，为了进一步确保不锈钢中碳化物(CrFe)23C6的充分溶解以及得到均匀的完全奥氏体组织，由此提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，在固溶处理工艺参数控制中，按如下方式基于S30403热轧不锈钢中厚板的厚度控制固溶处理时间：6mm≤板厚≤10mm时，固溶处理时间/板厚＝3min/mm；10mm＜板厚≤30mm时，固溶处理时间/板厚＝ 2.5min/mm；30mm＜板厚≤60mm时，固溶处理时间/板厚＝2min/mm。 [0025] 进一步地，在本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法中，采用EAF(电弧炉)+AOD(氩氧精炼炉)的“二步法”冶炼工艺制备作为S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢。 [0026] 通过本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法的实施，极大地提升了S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，其晶间腐蚀性不仅满足行业标准，而且能够满足客户特殊需求。 [0027] 具体而言，按照GB/T4334‑2020‑C法进行65％硝酸腐蚀试验，实际检测S30403热轧2 不锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能指标为：5个周期平均值≤0.25g/m·h，3个周期最大值≤ 2 2 2 0.30g/m·h，与行业标准及客户需求的对照如下表所示，其中g/m·h表示表面积为1m 的样品金属在1h时间内的失重克数。 [0028] [0029] 以下结合具体实施例说明本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法。 [0030] 实施例1 [0031] 实施例1应用于规格为1020006000mm的S30403热轧不锈钢中厚板的生产制造，该热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比为：C：0.019％、Si：0.56％、Mn：1.57％、P：0.025％、S：0.001％、Cr：18.15％、Ni：8.10％、N：0.045％、Cu：0.15％，其余为Fe与不可避免的杂质。 [0032] 实施例1的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法包括： [0033] (1)不锈钢成分控制 [0034] 冶炼作为S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢过程中，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C：0.019％、P：0.025％、S：0.001％。 [0035] (2)固溶处理工艺参数控制 [0036] 固溶处理工艺参数控制为：加热段固溶处理温度为900～1000℃，均热段固溶处理温度为1020～1040℃，保温段固溶处理温度为1060±5℃，固溶处理冷却速度为25～35℃/S，并按照固溶处理时间/板厚＝3min/mm来控制固溶处理时间。 [0037] 按照GB/T4334‑2020‑C法进行65％硝酸腐蚀试验，应用了实施例1的S30403热轧不2 锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能指标为：5个周期平均值为0.21g/m·h，耐晶间腐蚀性能得到明显提升。 [0038] 实施例2 [0039] 实施例2应用于规格为2018006000mm的S30403热轧不锈钢中厚板的生产制造，该热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比为：C：0.016％、Si：0.47％、Mn：1.51％、P：0.022％、S：0.001％、Cr：18.01％、Ni：8.06％、N：0.050％、Cu：0.30％，其余为Fe与不可避免的杂质。 [0040] 实施例2的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法包括： [0041] (1)不锈钢成分控制 [0042] 冶炼作为S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢过程中，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C：0.016％、P：0.022％、S：0.001％。 [0043] (2)固溶处理工艺参数控制 [0044] 固溶处理工艺参数控制为：加热段固溶处理温度为900～1000℃，均热段固溶处理温度为1020～1040℃，保温段固溶处理温度为1060±5℃，固溶处理冷却速度为25～35℃/S，并按照固溶处理时间/板厚＝2.5min/mm来控制固溶处理时间。 [0045] 按照GB/T4334‑2020‑C法进行65％硝酸腐蚀试验，应用了实施例2的S30403热轧不2 锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能指标为：5个周期平均值为0.19g/m·h，耐晶间腐蚀性能得到明显提升。 [0046] 实施例3 [0047] 实施例3应用于规格为4020006500mm的S30403热轧不锈钢中厚板的生产制造，该热轧不锈钢中厚板的化学成分按质量百分比为：C：0.020％、Si：0.52％、Mn：1.55％、P：0.023％、S：0.001％、Cr：18.06％、Ni：8.11％、N：0.049％、Cu：0.25％，其余为Fe与不可避免的杂质。 [0048] 实施例3的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法包括： [0049] (1)不锈钢成分控制 [0050] 冶炼作为S30403热轧不锈钢中厚板的原料的不锈钢过程中，不锈钢主要成分按质量百分比控制为：C：0.020％，P：0.023％，S：0.001％。 [0051] (2)固溶处理工艺参数控制 [0052] 固溶处理工艺参数控制为：加热段固溶处理温度为900～1000℃，均热段固溶处理温度为1020～1040℃，保温段固溶处理温度为1060±5℃，固溶处理冷却速度为25～35℃/S，并按照固溶处理时间/板厚＝2min/mm来控制固溶处理时间。 [0053] 按照GB/T4334‑2020‑C法进行65％硝酸腐蚀试验，应用了实施例3的S30403热轧不2 锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能指标为：5个周期平均值为0.18g/m·h，耐晶间腐蚀性能得到明显提升。 [0054] 综上所述，本发明针对S30403奥氏体不锈钢中厚板的特性研究以及晶间腐蚀控制难点，从“超低碳成分控制、高温快冷固溶处理”两方面入手，通过降低S30403奥氏体不锈钢中厚板碳含量以及高温加热、快速冷却的热处理工艺控制，减少不锈钢晶界析出的碳化物(CrFe)23C6数量，同时获得均匀的完全奥氏体组织，以提升S30403热轧不锈钢中厚板的耐晶间腐蚀性能。通过本发明的提高S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能的方法的实施，极大提升了S30403热轧不锈钢中厚板耐晶间腐蚀性能，其晶间腐蚀性不仅满足行业标准，而且能够满足客户特殊需求。 [0055] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。 [0056] 还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

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