新型低成本易切削不鏽鋼303c及其製造工藝的製作方法

2023-11-09 22:29:27 2

專利名稱：：新型低成本易切削不鏽鋼303c及其製造工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及冶金及材料科學領域，公開了一種新型低成本易切削不鏽鋼303C及其生產方法。
背景技術：
：303不鏽鋼是一種在工業生產中應用極為廣泛的基礎材料，尤其是電子工業,多數的電子零件#要性能優異的不鏽鋼材料進行生產加工，但是傳統的303奧氏體不鏽鋼本身又存在一些i問題.首先我國是一個鎳資源短缺的國家，而傳統的303奧氏體不鏽鋼要達到8-9%的鎳含量,這促使我國303不鏽鋼的成本一直居高不下;其次，傳統的303不鏽鋼在熱處理的過程中可能出現磁性，一旦發生對於電子產品性能的穩定危害巨大的.最後，應用於電子產品的零件往往體積很小，這就要求所用材料具備優良的易切削性，從而保護刀具，提高加工效率.綜上所述,目前急需一種低價,無磁性,易切削的不鏽鋼來替代傳統的303不鏽鋼，我們考慮到電子產品都不會在強酸或是類似於海水腐蝕那樣的強腐蝕條件下工作，所以可以根據實際需要，在保證一定耐蝕性的前提下進一步降低成本。
發明內容本發明的目的是克服上述不足之處提供一種新型低成本易切削不鏽鋼303C及其製造工藝。本發明新型不鏽鋼在滿足一定耐蝕性需要的情況下，成本比同類產品降低40°/。左右，加工效率和加工後的表面光潔度大大優於日本標準的SUS303。本發明所述的303C是含有硫的易切削不鏽鋼，按質量組成百分比包括下列組分C:0.08-0.12、Mn:13.00-14.00、SSO.8、P50.03、S:0.15-0.20、Cr:13.00-14.00、Ni:1.00-2.00、Cu:1.00-2.00，其餘為Fe及不可避免的微量雜質。本發明不鏽鋼303C的生產方法，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特徵在於所述的電爐初煉和在精煉爐精煉(在冶煉時)步驟包括以下工藝在冶煉時(1)在電爐初煉選用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量佔總鋼水質量^).03%;氧化期確保碳量控制在總鋼水質量0.08-0.12%,之後加入矽鐵粉等還原劑，充分造渣，去除氣體及夾雜物；還原期調S，同時使S的含量控制在佔總鋼水質量0.15-0.20%,去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐冶煉時，初煉後的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間不少於8分鐘，真空度不大於1.5mbar，達到氧的含量〈30ppm、氫的含量〈2.5ppm。本發明在進行鋼錠澆注時，採用保護渣下注法澆注。本發明在鍛軋成坯料時，其鍛造比KX5，始軋溫度為1000-1100'C，在此溫度範圍內保溫，保溫時間40-60分鐘，保溫時間到後，開始軋鍛，終鍛軋溫度為860°C-900°C。在坯料鍛軋件熱處理時，退火溫度為860-920'C，優選900'C，升溫速度控制在100-180r/min，在860-92(TC保溫，優選900'C，保溫時間根據工件的有效厚度,並考慮裝爐量，裝爐方式後制定，通常保溫時間可在40-60分鐘，時間到後出爐空冷得到本發明不鏽鋼303C。根據上述化學成分和生產方法生產的不鏽鋼303C與日本JIS標準的不鏽鋼SUS303比較，其化學成分及機械性能比較見下表不鏽鋼303C和不鏽鋼SUS303化學成分比較表tableseeoriginaldocumentpage4本發明303C不鏽鋼具有以下特點:1、本發明鋼種拋棄了傳統的生成馬氏體或形成碳化物和氮化物強化手段，而採用有穩定奧氏體形成和以Cu,Mn等元素補充強化為主要手段，通過科學的熱處理使之具有穩定的奧氏體相組織。特色之一是高Mn:由於Cr和Mn都可以折合成為Cr當量，但是根據Fe-Mn-Cr三元相圖分析，Cr的含量不能超過15%，同時Ni的含量又進一步的減少到1-2%,所以我們採用了高Mn的元素配比。特色之二是加入Cu:在熱軋過程中，Cu會在奧氏體晶界區域產生沉澱強化相，此時處於熱軋的最初階段,奧氏體一面變形一面迅速再結晶，變形產生富Cu有益的金屬間化合物,成為奧氏體當中的強化相，經熱軋後的鋼呈現處良好的強度。另外，Cu本身的抗腐蝕性能很好，加入Cu元素，實踐證明也提高了該鋼種在稀硫酸和稀鹽酸中的抗蝕能力。特色之三是低的磁導率Mn含量的提高有效的避免了熱處理中的磁化現象，使該鋼種具有低的磁導率。特色之四是C含量高於普通不鏽鋼C對於擴大奧氏體區域的能力相對於Ni來講是Ni的30倍，所以其到了代替Ni元素穩定奧氏體的作用。因為屬於易切削鋼，適用於自動車床、數控加工製成電氣小產品的金屬元件，在加工過程中，刀具的磨損較小，切削效率高，降低了成本。2、按照實施例1所述方法製備得到的不鏽鋼303C的硬度，耐腐蝕，易切削性能，對比試驗數據如下表，tableseeoriginaldocumentpage5注:①耐蝕性採用鹽霧腐蝕試驗評價，應用5%的中性鹽溶液，溫度35匸，進氣壓為35kPa，出氣壓為60kPa，當試樣表面出現暗黑色的點時303C經歷的時間為90小時。②切削加工性能分級參見韓榮第、於啟勳著.難加工材料切削加工.北京機械工業出版社，1996。3、成本低廉，在滿足原有耐蝕型需要的情況下，成本比同類的產品降低40%左右。綜上所述，本發明鋼種具有高的韌性和塑性，價格低廉、性能穩定、易於加工成型、成品率高等優點，同時含有一定量的硫，易於切削，特別適用於製造各種品種規格的不鏽鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬製品。圖1為冶煉工藝流程圖。1-熔化期2-配料3-電爐4-還原期5-氧化期6-中間包7-精煉期8-精煉爐A-裝料B-熔化C-脫碳D-脫磷E-脫矽F-脫氧(沉澱加擴散的聯合脫氧方法)J-調硫(通過加入含硫26%的硫鐵進行調硫)H-補加合金元素I-脫氫G-脫氮K-真空脫氧L-出鋼圖2為鑄造車間平面剖視圖。1-垂直分型無箱射壓造型機2-鑄工輸送機3-造型機4-壓鐵裝置5-振動槽6-舊砂破碎機7-翻箱機8-合落箱機9-振動篩砂機10-換向機11-松砂機12-振動落砂機除塵罩13-分箱臺14-冷卻提升機15-開箱推槓16-混砂機17-水平分型脫箱造型機18-澆注爐19-運鐵液器具20、23-永磁分選機21、24-振動輸送落砂機22-運輸機25-液壓升降機26-新砂提升機27-螺旋輸送器28-振動槽29-脈衝輸送卸料器30-松砂機圖3為鑄造車間布置簡圖。圖中，1、制芯工部，2、造型-澆注-落砂工部，3、熔化工部及爐料倉庫，4、清理工部，5、砂處理工部，6、新砂簡倉。圖4為製造工藝流程圖。1-鑄造2-鋼坯打磨3-軋機4-退火爐5-矯直6-矯直7-酸洗8-無心車(表面快速剝皮)9-檢驗A-角鋼、扁鋼和方鋼的工藝路線圖B-圓棒的工藝路線圖圖5為不鏽鋼303C能譜分析圖。圖6為不鏽鋼303C金相圖。具體實施例方式下面結合實例對本發明做進一步說明。實施例l本實施例述的303C易切削不鏽鋼，按質量組成百分比由下列組分組成C:0.12%、Mn:13.8%、Si:0.8%、P:0.03%、S:0.15%、Cr:13.4%、Ni:1.9%、Cu:1.6%，其餘為Fe及不可避免的微量雜質。上述303C不鏽鋼的製備依次經過在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、在冶煉時(1)電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量佔總鋼水質量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.12%，之後按照每噸原料加3公斤矽鐵粉的比例加入矽鐵粉，充分造渣，脫O並去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質量的13.4%，控制Si含量為總鋼水質量的0.8%;還原期調S，同時使S的含量控制在佔總鋼水質量0.15%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐精煉:初煉後的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間10分鐘，真空度為1.5mbar，達到氧的含量29ppm、氫的含量2.3ppm。在出爐前20分鐘,根據爐中化學分析的數據補加Cu、Mn和Ni原料，控制Cu、Mn和Ni分別佔總鋼水質量的百分含量。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉後得到的材料採用保護渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經常規加壓鍛軋成坯料，其鍛造比K-4.5，始軋溫度為1100'C，在此溫度保溫l小時，保溫時間到後，開始軋鍛，終鍛軋溫度為900'C。4、坯料鍛軋件熱處理將O20mm的坯料i000kg裝在電爐中，退火溫度為90(TC，升溫速度控制在170°C/min,在90(TC時保溫40分鐘，保溫時間到後出爐空冷後即得。實施例2本實施例述的303C易切削不鏽鋼，按質量組成百分比由下列組分組成C:0.081Mn:13.6%、Si:0.8%、P:0.03%、S:O.18%、Cr:13.8°/。、Ni:1.4%、Cu:1.8%，其餘為Fe及不可避免的微量雜質。上述303C不鏽鋼的製備依次經過電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、在冶煉時(1)電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量佔總鋼水質量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.08%,之後按照每噸原料加3公斤矽鐵粉的比例加入矽鐵粉，充分造渣，脫O並去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質量的13.8%，控制Si含量為總鋼水質量的0.8%;還原期調S，同時使S的含量控制在佔總鋼水質量0.18%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐精煉:初煉後的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間IO分鐘，真空度為1.4mbar，達到氧的含量28ppm、氫的含量2.4ppm。在出爐前20分鐘，根據爐中化學分析的數據補加Cu、Mn和Ni原料，分別控制Cu佔總鋼水質量1.8%，Mn佔總鋼水質量13.6%，Ni佔總鋼水質量1、4%。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉後得到的材料採用保護渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經常規加壓鍛軋成坯料，其鍛造比K4.8，始軋溫度為1050'C，在此溫度保溫40分鐘，保溫時間到後，開始軋鍛，終鍛軋溫度為86CTC。4、坯料鍛軋件熱處理將0)35mm的坯料8500kg裝在電爐中，退火溫度為86(TC，升溫速度控制在120'C/min，在860'C保溫60分鐘，保溫時間到後出爐空冷後即得。本發明對常規生產工藝和過程不做詳細描述，詳細的具體方法和過程可結合上述生產方法和常規方法進行實施，所屬
技術領域：
的技術人員完全能夠實施。權利要求1、一種不鏽鋼303C，其特徵在於所述的不鏽鋼303C按質量百分比由下列組分組成C0.08-0.12、Mn13.00-14.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni1.00-2.00、Cu1.00-2.00，其餘為Fe及不可避免的微量雜質。2、一種權利要求1所述的不鏽鋼303C的製造工藝，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特徵在於所述的電爐初煉和在精煉爐精煉步驟包括以下工藝(1)電爐初煉以普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量佔總鋼水質量^).03%;氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.08-0.12%,之後加入還原劑，充分造渣，去除氣體及夾雜物；還原期調S，同時使S的含量佔總鋼水質量0.15-0.20%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐精煉初煉後的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間不少於8分鐘，真空度不大於1.5mbar，達到氧的含量〈Oppm、氫的含量〈.5ppm。3、根據權利要求2所述的不鏽鋼303B的製造工藝，其特徵在於所述的還原劑是矽鐵粉。4、根據權利要求2所述的不鏽鋼303C的製造工藝，其特徵在於所述的鋼錠澆注採用保護渣下注法澆注。5、根據權利要求2所述的不鏽鋼303C的製造工藝，其特徵在於在鍛軋成坯料時，鍛造比K》4.5，始軋溫度為1000-1IO(TC，在此溫度範圍內保溫，保溫時間40-60分鐘，保溫時間到後，開始禮鍛，終鍛軋溫度為860°C-900°C。6、根據權利要求2所述的不鏽鋼303C的製造工藝，其特徵在於在坯料熱處理時，退火溫度為860-920。C，升溫速度控制在100-18CTC/min;在860-920'C時保溫，保溫時間40-60分鐘，保溫時間到後出爐空冷。全文摘要本發明涉及冶金及材料科學領域，公開了一種新型低成本易切削不鏽鋼303C及其製造工藝。該不鏽鋼化學成分按質量組成百分比由下列組分組成C0.08-0.12、Mn13.00-14.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni1.00-2.00、Cu1.00-2.00，其餘為Fe及不可避免的微量雜質。其生產方法依次包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理。本發明含有一定量的Cu元素來保證耐蝕性，同時採用價格低廉的錳代替昂貴的鎳，成本比同類的產品降低40％左右，並且加工效率和加工後的表面光潔度大大優於日本標準的SUS303，特別適用於製造各種品種規格的不鏽鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬製品。文檔編號C21D1/00GK101435056SQ20081023638公開日2009年5月20日申請日期2008年11月27日優先權日2008年11月27日發明者董增武申請人:江蘇利達不鏽鋼有限公司