低鉻鐵素體不鏽鋼及其製造方法

2023-06-22 21:27:06 4

專利名稱：低鉻鐵素體不鏽鋼及其製造方法
低鉻鐵素體不鏽鋼及其製造方法技術領域
本發明屬不鏽鋼製造領域，涉及一種高強度低鉻鐵素體不鏽鋼及其製造方法。
技術背景
鐵素體不鏽鋼不含鎳或僅含少量鎳，是一種節鎳不鏽鋼。除具有不鏽性和耐 一般腐蝕性能外，其耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優良。 此外，鐵素體不鏽鋼的強度高，冷加工硬化傾向較低，導熱係數為奧氏體不鏽鋼的 130% -150%,線膨脹係數僅為Cr-Ni奧氏體不鏽鋼的60%-70%，具有良好的綜合性 能。因此，在家電工業、汽車工業、房屋建築、石化和環保等領域有著廣泛的應用和廣 闊的發展前景。
鐵素體不鏽鋼根據鉻含量不同大致分為低鉻(Cr的質量百分含量為 11% -15% ),中鉻(Cr的質量百分含量為16%-20% )，高鉻(Cr的質量百分含量為 21%-30%)三類。低鉻鐵素體不鏽鋼節約鉻資源，成本較低，生產加工難度相對中高系 列又有所降低，因此在很多領域得到了廣泛的應用(如液晶顯示框產品等)。
目前，國內外已就鐵素體不鏽鋼及其製造方法提出了多項專利申請。如 CN1363710公開了一種具有良好加工性能的鐵素體不鏽鋼板及其製造方法，其鋼種含有 較高含量的C和N，雖然提高了鋼的強度，但同時也使鋼的韌性和焊接性能下降。又如 CN1507500公開了一種形狀凝固性良好的鐵素體不鏽鋼板及其製造方法，其中，為了改 善鋼板形狀凝固性，該鋼種中添加了 Mo和Cu，並對C含量作出了嚴格的限制，從而使 得製造成本過高。另外，JP2001003143公開的鋼種對N含量進行限制，以改善加工性和 表面，然而其別含量控制較低，降低了鋼的強度，另外，該鋼種中還加入了 B，也使其 熱加工性能下降。
由此可見，現有技術中的鐵素體不鏽鋼還不能完全滿足目前使用和製造的要 求，需要開發一種強度高、焊接性能良好、成本經濟的鐵素體不鏽鋼。發明內容
本發明的目的在於提供一種鐵素體不鏽鋼，具有較高的屈服強度、抗拉強度， 而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能，可以用於電視、電腦、手機等電子產品的框 架製造行業。
為實現上述目的，本發明所提供的鐵素體不鏽鋼，其成分質量百分比含量為 C 0.005-0.015、N 0.005-0.015、Si 0.50—1.20、Mn ≤1.00, P ≤ 0.035, S ≤ 0.010, Cr 10-15、V 0.05-0.20、Ti 0.04-0.10、Al ≤0.005, O ≤0.005,其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
此外，本發明還提供了上述鐵素體不鏽鋼的一種製造方法，包括冶煉、連鑄、 熱軋、第一次退火、表面處理、冷軋、第二次退火、平整、成卷，其中，冶煉依次包括 電爐冶煉、AOD冶煉(即氬氧脫碳爐冶煉)和SS-VOD冶煉(即真空脫碳爐冶煉)；所述熱軋包括加熱、軋制、卷取；所述表面處理依次包括噴砂處理和酸洗。
優選地，所述熱軋的加熱溫度為1050-1100°C，加熱時間為170_220min。
優選地，所述軋制的溫度為800-950°C。
進一步優選地，所述軋制的溫度為850_900°C。
優選地，所述卷取的溫度為550_750°C。
優選地，所述第一次退火的溫度為750-900°C，保溫時間為l_2min/mm。
優選地，所述第二次退火的溫度為750-900°C，保溫時間為0.5_1.5min/mm。
優選地，所述冷軋的總壓下率為65-85%。
下面將進一步說明本發明。
本發明在低鉻鐵素體不鏽鋼基礎上，通過控制C、N含量、調整適量的Si量、 添加微量的V、Ti等合金元素、控制鋼中的Al和總氧含量等措施，通過採取合理的生產 工藝製造出具有較高強度和較好耐腐蝕性能的鐵素體不鏽鋼。
以下將本發明合金成分的設計進行說明
Cr Cr是不鏽鋼中最重要的合金元素，隨著Cr含量的增加，不鏽鋼在氧化性酸 介質中耐蝕性、在Cl-溶液中耐應力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕能力均顯著提高。添加過多 的Cr會增加材料成本，過低的Cr會影響材料的強度和腐蝕性能。綜合考慮設計Cr的質 量百分含量在10 15%。
V: V是一種重要的微合金化元素，在合金鋼中得到了較多應用。通常添加合 金元素V可以提高材料的強度，其主要強化機制有V的固溶強化與V(C，N)析出物的析 出強化，從而使產品在具有高的強度的同時具有較好的韌性。本發明中，控制鋼中V的 質量百分含量為0.05-0.20%，有效地提高了鐵素體不鏽鋼的強度。
Si: Si是較強的鐵素體形成元素，一般鐵素體不鏽鋼冶煉過程中採用Si作為脫 氧齊U，本鋼種中別可以減小高溫下奧氏體相區的比例，使軋制和退火更易於進行，同時 利用Si的強化效果提高材料強度，利於後續加工。在本發明中，控制鋼中Si的質量百分 含量在0.50-1.20%之間，從而提高鐵素體不鏽鋼的強度。
Ti Ti與碳氮具有很強的化合作用，通過形成穩定的鈦碳氮化合物，防止由於 形成鉻碳化合物而引起的Cr濃度降低而導致的耐蝕性的下降。Ti和N的親和力較強， TiN在鋼液中析出可作為異質形核核心促進晶粒細化、提高等軸晶比例，從而改善最終產 品的成型性能。然而，若大量使用Ti將大大提高生產成本，因此控制其質量百分含量為 0.04-0.10%,不僅能夠提高鐵素體不鏽鋼的耐腐蝕性能，又節省成本。
Mn: Mn在鐵素體不鏽鋼中主要作為脫氧元素，一般控制在較低的水平。Mn和 S具有較強的親和作用，易形成硫化錳夾雜，惡化材料性能。因此，本發明的鋼中，控 制Mn的質量百分含量不超過1.00%。
Al鐵素體不鏽鋼中的Al具有抗高溫氧化、硫化的作用。Al也是常用的脫氧 元素，在不採用Al脫氧的鐵素體不鏽鋼中Al主要為殘餘元素，一般控制在較低的水平， 本發明中控制鋼中的Al的質量百分含量不超過0.005 %。
C 通常認為C在鐵素體不鏽鋼中為有害元素，主要是由於C容易和Cr反應， 在晶界上析出Cr^23C6,使合金變脆，而且晶界因貧Cr而引起嚴重的晶界腐蝕。因此，為 改善鐵素體不鏽鋼的耐晶間腐蝕性能和韌性，必須通過冶煉降低C含量或採用強碳氮化4合物形成元素加以固定。但一定的碳氮含量有利於保證材料的強度，同時有利於提高鑄 坯的等軸晶比例。因此，在本發明的鋼種中，控制C的質量百分含量為0.005-0.015%。
N: N作為間隙元素，在鐵素體中的溶解度也很低，在合金Cr含量較高時，容 易生成Cr2N而降低鐵素體不鏽鋼的耐腐蝕性能和韌性，因此，必須通過冶煉儘量去除。 本發明中，控制其在鋼中的質量百分比含量為0.005-0.015 %。
O: O在鋼中為有害元素，應儘量降低其含量。O對不鏽鋼最終成品品質具有 深遠的影響，它會影響鋼種的整個冶煉、澆注、軋制等生產過程和後續加工使用性能， 影響成品的加工性、焊接性、耐腐蝕性及其疲勞、斷裂行為等。因此，控制其在鋼中的 質量百分含量不超過0.005 %。
P、S: P、S在鋼中為雜質元素，降低鋼的高溫塑性，在鐵素體不鏽鋼熱加工過 程中，易和其他因素同時作用而導致邊裂等缺陷。此外，S還會降低鐵素體不鏽鋼的耐點 蝕性能。因此，應儘量降低其含量。本發明中，控制P的質量百分含量不超過0.035%; S的質量百分含量不超過0.010%。
採用上述成分設計和工藝控制方法製造的鐵素體不鏽鋼，不含Ni、Mo等貴重合 金元素，具有較高的屈服強度、抗拉強度，而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能， 能夠代替常規的奧氏體不鏽鋼，用於製造電視、電腦、手機等電子產品的框架等行業。
具體實施方式
按照本發明鋼種的化學成分要求製造鐵素體不鏽鋼。依次採用電爐冶煉、AOD 冶煉和SS-VOD冶煉，熱軋的加熱溫度為1050-1100°C，加熱170_220min，軋制的溫度 為850-900°C。第一次退火的溫度為750-900°C，保溫時間為l_2min/mm。第二次退 火的溫度為750-900°C，保溫時間為0.5-1.5min/mm。冷軋的總壓下率為65-85 %。在 550-750°C 卷取。
具體成分如下
實施例的化學成分(wt/% )見表1。實施例1-11主要比較了不同C、N、Si、 Cr、V、Ti含量的影響。其中，通過實施例1、2、6可以比較出Ti的影響，通過實施例 2、3、7、8、9可以比較出別的影響，通過實施例3、4、8可以比較出N的影響，通過 實施例4、5、8可以比較出C的影響，通過實施例6、7、10可以比較出Cr的影響，通過 實施例2、9、10、11可以比較出V的影響。比較例1-3選擇常規低鉻鐵素體不鏽鋼作為 比較，尤其在C、N、Cr、Ti等元素含量上與各實施例進行比較。
表1實施例化學成分(wt/% )
權利要求
1.一種低鉻鐵素體不鏽鋼，其成分質量百分比含量為 C 0.005-0.015N 0.005-0.015 Si 0.50-1.20 Mn < 1.00 P <0.035 S <0.010 Cr 10-15 V 0.05-0.20 Ti 0.04-0.10 Al <0.005 O <0.01餘量為Fe和不可避免的雜質。
2.製造如權利要求1所述的低鉻鐵素體不鏽鋼的方法，包括冶煉、連鑄、熱軋、第一 次退火、表面處理、冷軋、第二次退火、平整、成卷，其中，所述冶煉依次包括電爐冶 煉、氬氧脫碳爐冶煉和真空脫碳爐冶煉；所述熱軋包括加熱、軋制、卷取；所述表面處 理依次包括噴砂處理和酸洗。
3.如權利要求2所述的方法， 為 170-220min。
4.如權利要求2所述的方法，
5.如權利要求2所述的方法，
6.如權利要求2所述的方法，
7.如權利要求2所述的方法， 為 l-2min/mm0
8.如權利要求2所述的方法，
9.如權利要求2所述的方法， 為 0.5_1.5min/mm。其中，所述熱軋的加熱溫度為1050-1100°C，加熱時間其中，所述軋制的溫度為800-950°C。 其中，所述軋制的溫度為850-900°C。 其中，所述卷取的溫度為550-750°C。 其中，所述第一次退火的溫度為750-900°C，保溫時間其中，所述冷軋的總壓下率為65-85%。其中，所述第二次退火的溫度為750-900°C，保溫時間
全文摘要
本發明涉及一種低鉻鐵素體不鏽鋼及其製造方法。所述低鉻鐵素體不鏽鋼的成分質量百分比含量為C 0.005-0.015、N 0.005-0.015、Si 0.50-1.20、Mn≤1.00、P≤0.035、S≤0.010、Cr 10-15、V 0.05-0.20、Ti≤0.10、Al≤0.005、O≤0.005，其餘為Fe和不可避免的雜質。所述鐵素體不鏽鋼具有較高的屈服強度、抗拉強度，而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能，因而能夠用於製造電視、電腦、手機等電子產品的框架等行業。
文檔編號C21D8/00GK102021480SQ20091019609
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者宋紅梅, 畢洪運, 馬立 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司