本發明涉及不銹鋼生產加工領域，尤其是涉及一種雙相不銹鋼及其制備方法。
背景技術：
雙相不銹鋼（duplexstainlesssteel，簡稱dss），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。在含c較低的情況下，cr含量在18%-28%，ni含量在3%-10%。有些鋼還含有mo、cu、nb、ti、n等合金元素。
下列為各元素在合金鋼中產生的作用：
碳（c）是奧氏體形成元素，一定程度上代替鎳，促進奧氏體并穩定奧氏體，當碳含量過高時，以和鉻生成碳化鉻，不銹鋼的耐腐蝕性和韌性惡化,為了確保不銹鋼的耐腐蝕性。
錳(mn)是用于穩定奧氏體相并且增加氮在不銹鋼中的溶解度的重要添加劑。錳能夠部分地替代昂貴的鎳并且使不銹鋼達到適當的相平衡。過高的含量水平將降低耐腐蝕性。錳對抵抗變形馬氏體的奧氏體穩定性具有較強的作用，因此必須仔細處理錳含量。錳的范圍應當小于2.5％，優選小于2.0％。
鎳(ni)是用于穩定奧氏體相以及實現良好廷展性的基本合金化元素，由于鎳的高成本和價格波動，因此，鎳在雙相不銹鋼中的含量不應過高，綜合經濟效益，其百分比含量一般都不超過15%。
鉻(cr)是使鋼耐受腐蝕的主要添加劑。作為鐵素體穩定劑，鉻也是用以在奧氏體相與鐵素體相之間產生適當相平衡的主要添加劑。為了引起這些功能，鉻水平應當為至少15.5％。
硅(si)通常被添加到不銹鋼中用以在熔煉車間中進行脫氧的目的。硅穩定雙相不銹鋼中的鐵素體相，但是對于抵抗馬氏體形成的奧氏體穩定性其具有比當前表達式中所示更強的穩定化作用。
氮(n)是雙相不銹鋼中的重要的奧氏體穩定劑，并且與碳類似，其增加抵抗馬氏體的穩定性。氮還能提高強度、應變硬化和耐腐蝕性。關于md30溫度的一般經驗表達式表明：氮和碳對奧氏體穩定性具有同樣強烈的影響。因為氮能夠以比碳更大的程度添加到不銹鋼中而不會有害影響耐腐蝕性。
鈣（ca）可以改善鋼的機加性能和改善氧化物夾雜的性質，過多容易和硫形成鈣硫化物，對材料的耐腐蝕性不利，因此，其含量為微量。
鎂（mg）在處于低含量范圍內,對鋼具有很大的強化作用,提高強度、硬度和耐磨性，以及降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性等。
鈦（ti）：鈦為強碳氮化物形成元素，適量的添加可以改善所述雙相不銹鋼的耐晶間腐蝕性能和焊接性能，鈦含量過高時，會形成大量粗大的tin粒子，降低所述雙相不銹鋼的沖擊韌性，因此，其含量為微量。
鈷（co）具有與其姊妹元素鎳相似的冶金行為，并且在鋼和合金生產中可以按大致相同的方式處理鈷。鈷抑制高溫下的晶粒生長并且顯著改善硬度和高溫強度的維持。鉆增加抗空隙侵蝕性和應變硬化。鈷降低在超級雙相不銹鋼中σ相形成的風險，鈷含量被限制為至多1.0重量％。
釔（y）具有較強的脫氧、脫硫能力,減輕或消除元素偏析和組織不均勻性及細化鋼的成份導致鋼性能的改善,另外可提高鋼的抗氧化性，增加氧化膜的致密度,不僅如此，合金鋼中含有釔元素，其耐磨性，抗表面粗糙能力、抗裂紋和抗剝落性能都很好，熱塑性也有較明顯的改善。
雙相不銹鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。
雙相鋼相對于普通不銹鋼是在鐵素體基體上分布不同種類和體積分數的硬相，從而使其具有良好的強度和延伸性組合，從而極大地促進了其應用的廣泛性。在碳鋼領域，冶金科研工作者通過合理的成分設計、控制軋制及控制冷卻路徑，成功開發出各級別的熱軋(鐵素體馬氏體)雙相鋼和冷軋(鐵素體馬氏體)雙相鋼。這類雙相鋼具有優良的強度和延伸性組合，并廣泛應用于汽車工業領域。而在不銹鋼領域中，雙相鋼主要指的是鐵素體奧氏體雙相不銹鋼，這類不銹鋼具有優良的力學性能和耐腐蝕性能，尤其是耐應力腐蝕性能。但是這類不銹鋼含有很高的鉻和鎳，其價格極為昂貴，因此，僅應用于服役條件極為苛刻的場合。另一方面鐵素體奧氏體雙相不銹鋼的熱加工在鐵素體奧氏體兩相區進行，極易產生邊裂、表裂等缺陷，熱加工性能較差，因此，生產制造極為困難，進一步限制了其應用及推廣。當不銹鋼中奧氏體穩定化元素較少時，在鐵素體奧氏體兩相區退火后，奧氏體在隨后的冷卻中轉變為馬氏體。科研工作者根據這一原理，開發了鐵素體馬氏體雙相不銹鋼。根據鐵素體馬氏體的比例不同，可以得到不同級別高強度的雙相不銹鋼。但由于這類不銹鋼中馬氏體為未退火的馬氏體，因此，其延伸性較差，延伸率低于30％，一般在20％左右；其低溫沖擊韌性也不理想，僅能應用于對延伸性和韌性要求不高的場合。這種(鐵素體馬氏體)雙相不銹鋼在延伸性和韌性上的不足，限制了其應用和推廣。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種雙相不銹鋼及其制備方法，該種雙相不銹鋼延伸率、強度以及耐腐蝕性能優良。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：
一種雙相不銹鋼，其按重量百分比計的化學成分為：c：0.01～0.03%、si：0.08～0.12%、ni：4.6～8.0%、mn：1.0～3.0%、cr：22.5～25.7%、n：0.04～0.06%、ca：0.02～0.04%、mg：0.006～0.010%、ti：0.004～0.008%、co：0.007～0.011%、y：0.001～0.003%，余量為fe及不可避免的雜質，且該雜質的重量百分比≤0.1%。
進一步地，上述雙相不銹鋼按重量百分比計的化學成分為：c：0.02%、si：0.01%、ni：6.3%、mn：2.0%、cr：24.1%、n：0.05%、ca：0.03%、mg：0.008%、ti：0.006%、co：0.009%、y：0.002%，余量為fe及不可避免的雜質，且該雜質的重量百分比≤0.01%。
進一步地，所述ni、mn和cr的總含量小于等于35%，即∑（mn+ni+cr）≤35%。
進一步地，所述ca和mg的總含量小于0.05%，即∑（ca+mg）＜0.05%。
進一步地，所述ti、co和y的總含量小于等于0.02%，即∑（ti+co+y）≤0.0021%。
一種上述雙相不銹鋼制備工藝，按照以下步驟進行：
1）按照所述成分及重量百分比含量配制原料，對上述原料進行高溫真空脫水除氣處理；
2）將原料中的純鐵加入到電弧冶煉爐中熔煉，熔煉溫度為1100-1300℃，熔煉時間為20-30min，然后有序地加入其它部分原料，爐內充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.03-0.05mpa，爐內溫度設定為1420-1580℃，之后再依次地加入剩余的c、ti、co、y、mn；
3）再將混合母液輸送至aod爐內吹氧脫碳、吹氮及成分調整；
4）最后依次通過真空澆注、軋制、固溶處理和淬火處理后便制得本發明的雙相不銹鋼。
作為本發明的進一步的優化方案，所述固溶處理溫度為1000-1100℃，時間為8-10小時。
作為本發明的進一步的優化方案，所述淬火溫度為800-1000℃，時間為30-40min，淬火后空冷至室溫。
本發明具有如下的有益效果：本發明通過研發和摸索，針對現有雙相不銹鋼在原料成本方面的不足，調整了鋼中各元素及其配比，適當得降低了雙相不銹鋼中貴重元素鎳的含量，提高了鉻元素的含量，本發明的雙相不銹鋼合金中除了常用c、mn和si元素外，還同時添加了ca、mg、ti等元素，在保證雙相不銹鋼具有足夠的耐腐蝕性能條件下，大大提高了雙相不銹鋼的抗拉強度和延伸率，降低了生產成本。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例１
一種雙相不銹鋼，其按重量百分比計的化學成分為：c：0.01%、si：0.08%、ni：4.6%、mn：1.0%、cr：22.5%、n：0.04%、ca：0.02%、mg：0.006%、ti：0.004%、co：0.007%、y：0.001%，余量為fe及不可避免的雜質，且該雜質的重量百分比≤0.1%。
該種雙相不銹鋼制備工藝，按照以下步驟進行：
1）按照所述成分及重量百分比含量配制原料，對上述原料進行高溫真空脫水除氣處理；
2）將原料中的純鐵加入到電弧冶煉爐中熔煉，熔煉溫度為1100℃，熔煉時間為30min，然后有序地加入si、ni、cr、n、ca、mg，爐內充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.03mpa，爐內溫度設定為1420℃，之后再依次地加入剩余的c、ti、co、y、mn；
3）再將混合母液輸送至aod爐內吹氧脫碳、吹氮及成分調整；
4）最后依次通過真空澆注、軋制、固溶處理和淬火處理后便制得本發明的雙相不銹鋼。其中，固溶處理溫度為1000℃，時間為10小時，淬火溫度為800℃，時間為40min，淬火后空冷至室溫。
實施例2
一種雙相不銹鋼，其按重量百分比計的化學成分為：c：0.02%、si：0.1%、ni：6.3%、mn：2.0%、cr：24.1%、n：0.05%、ca：0.03%、mg：0.008%、ti：0.006%、co：0.009%、y：0.002%，余量為fe及不可避免的雜質，且該雜質的重量百分比≤0.1%。
該種雙相不銹鋼制備工藝，按照以下步驟進行：
1）按照所述成分及重量百分比含量配制原料，對上述原料進行高溫真空脫水除氣處理；
2）將原料中的純鐵加入到電弧冶煉爐中熔煉，熔煉溫度為1200℃，熔煉時間為25min，然后有序地加入si、ni、cr、n、ca、mg，爐內充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.04mpa，爐內溫度設定為1500℃，之后再依次地加入剩余的c、ti、co、y、mn；
3）再將混合母液輸送至aod爐內吹氧脫碳、吹氮及成分調整；
4）最后依次通過真空澆注、軋制、固溶處理和淬火處理后便制得本發明的雙相不銹鋼。其中，固溶處理溫度為1050℃，時間為9小時，淬火溫度為900℃，時間為35min，淬火后空冷至室溫。
實施例3
一種雙相不銹鋼，其按重量百分比計的化學成分為：c：0.03%、si：0.12%、ni：7.1%、mn：2.8%、cr：25.0%、n：0.06%、ca：0.04%、mg：0.010%、ti：0.008%、co：0.01%、y：0.003%，余量為fe及不可避免的雜質，且該雜質的重量百分比≤0.1%。
該種雙相不銹鋼制備工藝，按照以下步驟進行：
1）按照所述成分及重量百分比含量配制原料，對上述原料進行高溫真空脫水除氣處理；
2）將原料中的純鐵加入到電弧冶煉爐中熔煉，熔煉溫度為1300℃，熔煉時間為20min，然后有序地加入si、ni、cr、n、ca、mg，爐內充入氬氣作為保護氣體，控制壓強0.05mpa，爐內溫度設定為1580℃，之后再依次地加入剩余的c、ti、co、y、mn；
3）再將混合母液輸送至aod爐內吹氧脫碳、吹氮及成分調整；
4）最后依次通過真空澆注、軋制、固溶處理和淬火處理后便制得本發明的雙相不銹鋼。其中，固溶處理溫度為1100℃，時間為8小時，淬火溫度為1000℃，時間為30min，淬火后空冷至室溫。
將上述實施例1-3所制得的雙相不銹鋼樣品與現有的雙相不銹鋼進行耐腐蝕性能和力學性能測試。其結果見下表1。
表1
從表1中不難看出，本發明的雙相不銹鋼相比現有的saf329j1和saf2520兩種雙相不銹鋼型號在抗腐蝕性、抗拉強度以及延伸率性能都要優良。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。