專利名稱：低鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法
低鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬不銹鋼制造領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度低鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法。
技術(shù)背景
鐵素體不銹鋼不含鎳或僅含少量鎳，是一種節(jié)鎳不銹鋼。除具有不銹性和耐 一般腐蝕性能外，其耐氯化物應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優(yōu)良。 此外，鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度高，冷加工硬化傾向較低，導(dǎo)熱系數(shù)為奧氏體不銹鋼的 130% -150%,線膨脹系數(shù)僅為Cr-Ni奧氏體不銹鋼的60%-70%，具有良好的綜合性 能。因此，在家電工業(yè)、汽車工業(yè)、房屋建筑、石化和環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和廣 闊的發(fā)展前景。
鐵素體不銹鋼根據(jù)鉻含量不同大致分為低鉻(Cr的質(zhì)量百分含量為 11% -15% ),中鉻(Cr的質(zhì)量百分含量為16%-20% )，高鉻(Cr的質(zhì)量百分含量為 21%-30%)三類。低鉻鐵素體不銹鋼節(jié)約鉻資源，成本較低，生產(chǎn)加工難度相對(duì)中高系 列又有所降低，因此在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用(如液晶顯示框產(chǎn)品等)。
目前，國(guó)內(nèi)外已就鐵素體不銹鋼及其制造方法提出了多項(xiàng)專利申請(qǐng)。如 CN1363710公開了一種具有良好加工性能的鐵素體不銹鋼板及其制造方法，其鋼種含有 較高含量的C和N，雖然提高了鋼的強(qiáng)度，但同時(shí)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銹鋼板及其制造方法，其中，為了改 善鋼板形狀凝固性，該鋼種中添加了 Mo和Cu，并對(duì)C含量作出了嚴(yán)格的限制，從而使 得制造成本過(guò)高。另外，JP2001003143公開的鋼種對(duì)N含量進(jìn)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(qiáng)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(xiàn)有技術(shù)中的鐵素體不銹鋼還不能完全滿足目前使用和制造的要 求，需要開發(fā)一種強(qiáng)度高、焊接性能良好、成本經(jīng)濟(jì)的鐵素體不銹鋼。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵素體不銹鋼，具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度， 而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能，可以用于電視、電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品的框 架制造行業(yè)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的鐵素體不銹鋼，其成分質(zhì)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,其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
此外，本發(fā)明還提供了上述鐵素體不銹鋼的一種制造方法，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??；所述表面處理依次包括噴砂處理和酸洗。
優(yōu)選地，所述熱軋的加熱溫度為1050-1100°C，加熱時(shí)間為170_220min。
優(yōu)選地，所述軋制的溫度為800-950°C。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述軋制的溫度為850_900°C。
優(yōu)選地，所述卷取的溫度為550_750°C。
優(yōu)選地，所述第一次退火的溫度為750-900°C，保溫時(shí)間為l_2min/mm。
優(yōu)選地，所述第二次退火的溫度為750-900°C，保溫時(shí)間為0.5_1.5min/mm。
優(yōu)選地，所述冷軋的總壓下率為65-85%。
下面將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明在低鉻鐵素體不銹鋼基礎(chǔ)上，通過(guò)控制C、N含量、調(diào)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(guò)采取合理的生產(chǎn) 工藝制造出具有較高強(qiáng)度和較好耐腐蝕性能的鐵素體不銹鋼。
以下將本發(fā)明合金成分的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明
Cr Cr是不銹鋼中最重要的合金元素，隨著Cr含量的增加，不銹鋼在氧化性酸 介質(zhì)中耐蝕性、在Cl-溶液中耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕能力均顯著提高。添加過(guò)多 的Cr會(huì)增加材料成本，過(guò)低的Cr會(huì)影響材料的強(qiáng)度和腐蝕性能。綜合考慮設(shè)計(jì)Cr的質(zhì) 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(yīng)用。通常添加合 金元素V可以提高材料的強(qiáng)度，其主要強(qiáng)化機(jī)制有V的固溶強(qiáng)化與V(C，N)析出物的析 出強(qiáng)化，從而使產(chǎn)品在具有高的強(qiáng)度的同時(shí)具有較好的韌性。本發(fā)明中，控制鋼中V的 質(zhì)量百分含量為0.05-0.20%，有效地提高了鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度。
Si: Si是較強(qiáng)的鐵素體形成元素，一般鐵素體不銹鋼冶煉過(guò)程中采用Si作為脫 氧齊U，本鋼種中別可以減小高溫下奧氏體相區(qū)的比例，使軋制和退火更易于進(jìn)行，同時(shí) 利用Si的強(qiáng)化效果提高材料強(qiáng)度，利于后續(xù)加工。在本發(fā)明中，控制鋼中Si的質(zhì)量百分 含量在0.50-1.20%之間，從而提高鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度。
Ti Ti與碳氮具有很強(qiáng)的化合作用，通過(guò)形成穩(wěn)定的鈦碳氮化合物，防止由于 形成鉻碳化合物而引起的Cr濃度降低而導(dǎo)致的耐蝕性的下降。Ti和N的親和力較強(qiáng)， TiN在鋼液中析出可作為異質(zhì)形核核心促進(jìn)晶粒細(xì)化、提高等軸晶比例，從而改善最終產(chǎn) 品的成型性能。然而，若大量使用Ti將大大提高生產(chǎn)成本，因此控制其質(zhì)量百分含量為 0.04-0.10%,不僅能夠提高鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能，又節(jié)省成本。
Mn: Mn在鐵素體不銹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(qiáng)的親和作用，易形成硫化錳夾雜，惡化材料性能。因此，本發(fā)明的鋼中，控 制Mn的質(zhì)量百分含量不超過(guò)1.00%。
Al鐵素體不銹鋼中的Al具有抗高溫氧化、硫化的作用。Al也是常用的脫氧 元素，在不采用Al脫氧的鐵素體不銹鋼中Al主要為殘余元素，一般控制在較低的水平， 本發(fā)明中控制鋼中的Al的質(zhì)量百分含量不超過(guò)0.005 %。
C 通常認(rèn)為C在鐵素體不銹鋼中為有害元素，主要是由于C容易和Cr反應(yīng)， 在晶界上析出Cr^23C6,使合金變脆，而且晶界因貧Cr而引起嚴(yán)重的晶界腐蝕。因此，為 改善鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能和韌性，必須通過(guò)冶煉降低C含量或采用強(qiáng)碳氮化4合物形成元素加以固定。但一定的碳氮含量有利于保證材料的強(qiáng)度，同時(shí)有利于提高鑄 坯的等軸晶比例。因此，在本發(fā)明的鋼種中，控制C的質(zhì)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(shí)，容 易生成Cr2N而降低鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能和韌性，因此，必須通過(guò)冶煉盡量去除。 本發(fā)明中，控制其在鋼中的質(zhì)量百分比含量為0.005-0.015 %。
O: O在鋼中為有害元素，應(yīng)盡量降低其含量。O對(duì)不銹鋼最終成品品質(zhì)具有 深遠(yuǎn)的影響，它會(huì)影響鋼種的整個(gè)冶煉、澆注、軋制等生產(chǎn)過(guò)程和后續(xù)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(zhì)量百分含量不超過(guò)0.005 %。
P、S: P、S在鋼中為雜質(zhì)元素，降低鋼的高溫塑性，在鐵素體不銹鋼熱加工過(guò) 程中，易和其他因素同時(shí)作用而導(dǎo)致邊裂等缺陷。此外，S還會(huì)降低鐵素體不銹鋼的耐點(diǎn) 蝕性能。因此，應(yīng)盡量降低其含量。本發(fā)明中，控制P的質(zhì)量百分含量不超過(guò)0.035%; S的質(zhì)量百分含量不超過(guò)0.010%。
采用上述成分設(shè)計(jì)和工藝控制方法制造的鐵素體不銹鋼，不含Ni、Mo等貴重合 金元素，具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能， 能夠代替常規(guī)的奧氏體不銹鋼，用于制造電視、電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品的框架等行業(yè)。
具體實(shí)施方式
按照本發(fā)明鋼種的化學(xué)成分要求制造鐵素體不銹鋼。依次采用電爐冶煉、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(shí)間為l_2min/mm。第二次退 火的溫度為750-900°C，保溫時(shí)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(shí)施例的化學(xué)成分(wt/% )見表1。實(shí)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(guò)實(shí)施例1、2、6可以比較出Ti的影響，通過(guò)實(shí)施例 2、3、7、8、9可以比較出別的影響，通過(guò)實(shí)施例3、4、8可以比較出N的影響，通過(guò) 實(shí)施例4、5、8可以比較出C的影響，通過(guò)實(shí)施例6、7、10可以比較出Cr的影響，通過(guò) 實(shí)施例2、9、10、11可以比較出V的影響。比較例1-3選擇常規(guī)低鉻鐵素體不銹鋼作為 比較，尤其在C、N、Cr、Ti等元素含量上與各實(shí)施例進(jìn)行比較。
表1實(shí)施例化學(xué)成分(wt/% )
權(quán)利要求
1.一種低鉻鐵素體不銹鋼，其成分質(zhì)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余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.制造如權(quán)利要求1所述的低鉻鐵素體不銹鋼的方法，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??；所述表面處 理依次包括噴砂處理和酸洗。
3.如權(quán)利要求2所述的方法， 為 170-220min。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，
5.如權(quán)利要求2所述的方法，
6.如權(quán)利要求2所述的方法，
7.如權(quán)利要求2所述的方法， 為 l-2min/mm0
8.如權(quán)利要求2所述的方法，
9.如權(quán)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(shí)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(shí)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(shí)間
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法。所述低鉻鐵素體不銹鋼的成分質(zhì)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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述鐵素體不銹鋼具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，而且具有一定的塑性、良好的耐腐蝕性能，因而能夠用于制造電視、電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品的框架等行業(yè)。
文檔編號(hào)C21D8/00GK102021480SQ20091019609
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者宋紅梅, 畢洪運(yùn), 馬立 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司