(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(22)申請(qǐng)日2025.05.27(72)發(fā)明人李瑞紅龔志華楊承佳謝孜為翟亭亭吳忠旺(普通合伙)11574一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼本發(fā)明公開了一種免焊后熱處理的00Cr130.01%;Cr:13.4-13.8%;Mn≤0.4%;0.15-0.2%;A1:0.05-0.1%;N:≤0.4%;Si≤0.3%;Ti:0.1-0.15%;N:≤0.008%;Ni:≤0.1%;還公開了其制造方法。本發(fā)明提供的00Cr13鐵素體不銹鋼焊接后無需21.一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼，其特征在于，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C:≤0.01%;Cr:13.4-13.8%;Mn≤0.4%;Si≤0.3%;Ti:0.1-0.2%;A10.008%;Ni:≤0.1%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼，其特征在于，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C0.01wt%;Cr13.6wt%;Mn0.4wt%;Si0.3wt%;Ti0.175wt%;Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼，其特征在于，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C0.01wt%;Cr13.6wt%;Mn0.4wt%;Si0.3wt%;Ti0.125wt%;Al0.175wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼，其特征在于，所述00Cr13鐵素體不銹鋼替代為以下質(zhì)量含量的組分：N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。5.一種用于權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征在于，包括：分別按照設(shè)計(jì)成分冶煉00Cr13鐵素體不銹鋼，將冶煉好的00Cr13鐵素體不銹鋼鍛造成板材；其中：利用中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，為控制Al的燒損，待其它合金全部熔化后再加入A1,并繼續(xù)熔煉10到15分鐘后開始澆鑄，將其澆鑄成圓錠；接著把圓錠去頭去尾，在1190℃至1200℃下保溫2到2.5小時(shí)，進(jìn)行一墩一拔操作后鍛成一定厚度和寬度的方坯；隨后將方坯在1080℃至1120℃下保溫1到1.5小時(shí)，熱軋6到8次，保證終軋溫度≥850℃;最后軋后空冷至室溫。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征在7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征在8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征在9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征在于，制造的00Cr13鐵素體不銹鋼焊接后無需復(fù)雜熱處理，焊接后直接冷卻即可得到單相鐵素體組織。3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明屬于不銹鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼及其制造方法。背景技術(shù)[0002]鐵素體不銹鋼廣泛應(yīng)用于中石化管道。由于在焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，冷卻時(shí)易產(chǎn)生馬氏體組織，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使得材料開裂，所以在焊接鐵素體不銹鋼時(shí)要考慮的首要問題，就是不銹鋼的焊后熱處理問題。為防止焊接冷卻過程中形成馬氏體或二次相，傳統(tǒng)方法需對(duì)焊縫進(jìn)行高溫退火(如800至950℃保溫處理),每米管道焊接需額外增加0.5至1小時(shí)導(dǎo)致殘余應(yīng)力分布不均，引發(fā)變形或開裂，普遍存在焊后熱處理困難或者焊后熱處理成本高等問題。發(fā)明內(nèi)容[0003]本發(fā)明的目的是提供一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼及其制造方法，通過改良傳統(tǒng)00Cr13鐵素體不銹鋼的成分，根據(jù)成分元素的影響作用機(jī)理，消除γ相區(qū)，擴(kuò)大α相區(qū)，從而使材料從相變點(diǎn)溫度以上冷卻后得到單相的鐵素體組織。將本發(fā)明的00Cr13鐵素體不銹鋼焊接后以不同冷卻速度冷卻均無相變，焊接后無需復(fù)雜熱處理，得到單相鐵素一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼，其特征在于，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C:≤0.01%;Cr:13.4-13.8%;Mn≤0.4%;Si≤0.3%;Ti:0.1-0.2%;Al:0.05-0.2%;N:≤0.008%;Ni:≤0.1%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。[0005]進(jìn)一步的，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C0.01wt%;Crwt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0006]進(jìn)一步的，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：C0.01wt%;Crwt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0007]進(jìn)一步的，所述00Cr13鐵素體不銹鋼包括以下質(zhì)量含量的組分：wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0008]本發(fā)明還提供了一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼的制造方法，包括：分別按照設(shè)計(jì)成分冶煉00Cr13鐵素體不銹鋼，將冶煉好的00Cr13鐵素體不銹鋼鍛造成板材；其中：利用中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，為控制Al的燒損，待其它合金全部熔化后再加入A1,并繼4續(xù)熔煉10到15分鐘后開始澆鑄，將其澆鑄成圓錠；接著把圓錠去頭去尾，在1190℃至1200℃下保溫2到2.5小時(shí)，進(jìn)行一墩一拔操作后鍛成一定厚度和寬度的方坯；隨后將方坯在1080℃至1120℃下保溫1到1.5小時(shí)，熱軋6到8次，保證終軋溫度≥850℃;最后軋后空冷至室溫。[0009]進(jìn)一步的，得到板材的最終厚度為3mm。取樣進(jìn)行檢驗(yàn)。[0012]進(jìn)一步的，制造的00Cr13鐵素體不銹鋼焊接后無需復(fù)雜熱處理，焊接后直接冷卻即可得到單相鐵素體組織。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：為防止焊接冷卻過程中發(fā)生相變產(chǎn)生馬氏體，鐵素體不銹鋼管接件的材料要滿足焊后直接冷卻組織仍為單相鐵素體。本發(fā)明所提供了一種新型鐵素體不銹鋼，克服了現(xiàn)有管道焊接過程中所面臨的焊接熱處理難題。通過優(yōu)化不銹鋼的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)，使其在焊接后無需復(fù)雜的熱處理程序，即可確保焊縫及熱影響區(qū)具備良好性能，從而有效降低管道焊接的時(shí)間成本、人力成本以及能源消耗，提高管道焊接的施工效率與質(zhì)量，拓展鐵素體不銹鋼在管道工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。附圖說明[0014]下面結(jié)合附圖說明對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0015]圖1為實(shí)施例1焊接后不同冷卻速度下到室溫的金相組織；圖2為實(shí)施例2焊接后不同冷卻速度下到室溫的金相組織；圖3為對(duì)比例1(傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼)的焊后金相組織；圖4為實(shí)施例1和實(shí)施例2的熱膨脹曲線；圖5為實(shí)施例1和實(shí)施例2的Thermo-Calc相圖；圖6為實(shí)施例1、實(shí)施例2焊接后不同冷卻速度下的維氏硬度。具體實(shí)施方式[0016]一種免焊后熱處理的00Cr13鐵素體不銹鋼及其制造方法，成分設(shè)計(jì)原理如表1。對(duì)設(shè)計(jì)成分進(jìn)行分析，將C和N的含量控制在0.02%以下可以有效消除奧氏體化驅(qū)動(dòng)力，將Cr含量控制在13.4%-13.8%可以保持00Cr13鐵素體不銹鋼的耐蝕性，同時(shí)Ti可以固定C/N,抑制0.1%,材料成本較含Mo鋼種降低25%-30%,適用于民用管道、建筑結(jié)構(gòu)等對(duì)成本敏感的領(lǐng)域。[0017]表100Cr13鐵素體不銹鋼的成分和作用機(jī)理C元素本發(fā)明范圍C提高Cr當(dāng)量，可以有效縮小相區(qū)。形成納米Ti(C,N)(尺寸<100nm),釘扎晶界并捕獲游離C/N原子。強(qiáng)鐵素體穩(wěn)定劑，擴(kuò)大α相區(qū)；與0結(jié)合生成A1?O?抑制高溫氧化。N與C協(xié)同控制，通過Ti微合金化(Ti>8(C+N))固0.05-0.1%;N:≤0.008%;Ni:≤0.1%,其余為Fe及不可避免0.15-0.2%;N:≤0.008%;Ni:≤0.1%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；一拔操作后鍛成75mm厚，100mm寬的方坯；隨后將方坯在1080℃至1120℃下保溫1到1.5小wt%;Ti0.175wt%;Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。wt%;Ti0.125wt%;Al0.175wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0021](3)對(duì)比例1(傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼):質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：C0.025wt%,Cr12.5wt%,Mn0.4wt%,Si0.3wt%,Ti0.1wt%,Al0.05wt%,N0.02Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余0.075wt%;N0.008wt%;6Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.2wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0026]對(duì)比例6(也是替代方案，元素成本比實(shí)施例高):C0.01wt%;Cr13.6wt%;Mn0.4wt%;Si0.3wt%;Ti0.175wt%;Al0.175wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0027]對(duì)比例7:C0.01wt%;Cr13.6wt%;Mn0.4wt%;Si0.3wt%;Ti0.125wt%;Al0.075wt%;N0.008wt%;Ni0.1wt%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。[0028]各實(shí)施例及對(duì)比例的具體制備工藝為：分別按照設(shè)計(jì)成分冶煉一爐00Cr13鐵素體利用中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，為控制Al的燒損，待其它合金全部熔化后再加入A1,并繼續(xù)熔煉12分鐘后開始澆鑄，將其澆鑄成50kg圓錠；接著把圓錠去頭去尾，在1195℃下保溫2小時(shí)，6到8次，保證終軋溫度850℃;最后軋后空冷至室溫；得到板材的最終厚度為3mm。(各實(shí)施例和對(duì)比例的冶煉鍛造均采用以上相同的加工工藝)。[0029]焊接采用常規(guī)焊接條件且不受焊接條件限制(焊條為鐵素體不銹鋼焊條且其材質(zhì)與焊接的不銹鋼材料相同),這樣均能保證該材料焊接后焊縫不進(jìn)行熱處理也不發(fā)生奧氏體相變。[0030]所制得的樣品測(cè)試結(jié)果如下：圖1是本實(shí)施例1焊接后不同冷卻速度到室溫的金相圖，圖2是本實(shí)施例2焊接后不同冷卻速度到室溫的金相圖，金相組織顯示，該鋼組織由鐵素體組成。圖3為對(duì)比例1(傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼)的焊后組織圖，金相組織顯示，該鋼組織由鐵素體加板條狀馬氏體組成。[0031]圖4分別是實(shí)施例1和實(shí)施例2進(jìn)行熱膨脹測(cè)試后的結(jié)果。該實(shí)施例1和實(shí)施例2的材料在加熱至Ac3溫度(1050℃)以上后，冷卻過程中未出現(xiàn)因奧氏體-馬氏體相變導(dǎo)致的膨脹系數(shù)突變，結(jié)合Thermo-Calc相圖模擬結(jié)果(見圖5),證明其在焊接熱影響區(qū)(HAZ)冷卻速率范圍內(nèi)(5-100℃/s)保持單相鐵素體組織。[0032]測(cè)量產(chǎn)品的機(jī)械性能：測(cè)量其維氏硬度結(jié)果如圖6所示，其中焊接后空冷到室溫的試樣為對(duì)比試樣的硬度?？梢钥闯黾訜崂鋮s前后的力學(xué)性能相差不大。測(cè)量實(shí)施例1和實(shí)施例2的抗拉強(qiáng)度分別為324MPa和334MPa,可以達(dá)到輸油管道、汽車排氣系統(tǒng)的使用要求。[0033]表2為不同成分下的00Cr13鐵素體不銹鋼組織性能測(cè)試結(jié)果，相比于本發(fā)明，從對(duì)比例2可以看出，C含量超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致奧氏體相區(qū)擴(kuò)大，冷卻時(shí)發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變；從對(duì)比例3可以看出，Cr當(dāng)量不足不能完全消除奧氏體區(qū)，殘留奧氏體冷卻后部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；從對(duì)比例5看出，Ni促進(jìn)奧氏體形成，殘留奧氏體冷卻時(shí)部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；觀察對(duì)比例4和對(duì)比例7,均未發(fā)生相變，但當(dāng)Ti含量不足時(shí)，無法充分固定C/N,晶界處粗大，可能會(huì)導(dǎo)致性能下降；觀察對(duì)比例6,仍屬可行方案，但成本高于本發(fā)明(A1價(jià)格較高)。[0034]表2不同成分下的00Cr13鐵素體不銹鋼組織性能測(cè)試結(jié)果7案例度熱膨脹曲線維氏硬度對(duì)比例2在300℃出現(xiàn)拐點(diǎn)拐點(diǎn)溫度降至250℃馬氏體含量增加，晶粒粗化對(duì)比例3無明顯拐點(diǎn)點(diǎn)馬氏體呈針狀分布對(duì)比例4無拐點(diǎn)鐵素體等軸晶無拐點(diǎn)晶粒略有細(xì)化，析出相分布均勻?qū)Ρ壤?在280℃出現(xiàn)拐點(diǎn)鐵素體基體+彌散奧氏體殘留拐點(diǎn)溫度260℃奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體對(duì)比例6無拐點(diǎn)鐵素體晶粒均勻無拐點(diǎn)晶