[發明專利]一種低鎳型奧氏體不銹鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200710093876.5
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101328565A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 徐軍;楊軍;田勇;祝方義
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;B22D37/00;B21B37/74;B22D11/16;C21D8/00;C21D1/26;B21B37/16
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明屬于合金領域，具體地，本發明涉及不銹鋼，更具體地，本發明涉及民用廚衛、五金等制品行業的奧氏體不銹鋼。

背景技術

近幾年來隨著人民生活水平的不斷提高，不銹鋼材料受到人們越來越多的青睞，其中奧氏體不銹鋼因其特有的耐腐蝕、易加工成型和漂亮的外觀，深受歡迎且更加廣泛地應用于家用電器、廚衛制品和五金等行業。為了得到穩定的奧氏體組織，必須在奧氏體不銹鋼中添加大量的貴重金屬元素鎳，而鎳是目前世界上非常緊缺的戰略資源。奧氏體不銹鋼的需求增加，引起鎳價的進一步上漲，繼而影響到奧氏體不銹鋼的生產成本。為此人們紛紛尋找無鎳或鎳含量較低可替代高鎳含量的奧氏體不銹鋼材料，以緩解來之不堪重負的昂貴的奧氏體不銹鋼材料成本的壓力，不同鎳含量和相關合金元素等的低鎳奧氏體不銹鋼相近專利的成分范圍見表一。

表1成分范圍(％)

專利號為99110134.0：C、Ni含量較低Cu元素含量較高，未提及比較關鍵的奧氏體元素N的匹配和控制，關注S含量的控制和B、Ca等處理手段給材料的耐蝕性帶來的相關影響。從實施例的成分控制看，該專利為平衡組織對N含量控制較高，達0.2％以上，故其熱軋加工硬化現象非常嚴重，為減小軋機負荷，熱軋工序不得不提高加熱溫度，熱軋邊裂缺陷就不可避免地會產生。

專利申請號為200410047238.6：Mn和Cu元素較高，Cr含量較低，且廉價元素N含量也在0.05％以下，該專利對熱加工邊裂敏感元素Cr、N含量控制較低，故熱加工性能會好些但耐腐蝕性能會降低。

以上兩個專利文獻都屬低鎳型奧氏體不銹鋼，前者強調耐蝕性，但是且都未涉及由于降低鎳含量而造成相比例變化，并由此帶來的熱加工生產過程中普遍存在的邊裂缺陷，還影響到軋制成材率。后者強調抗菌性，調低了耐蝕元素避開熱加敏感問題，盡管加銅提高了材料的抗菌性能卻因減少Cr、N含量，降低了材料的耐腐蝕性能。

本發明者通過不斷摸索，調整了鋼種各元素及其配比，并調整了鋼種的制造工藝，最終既達到鎳含量低又達到熱軋邊裂缺陷大幅減小的效果，從而完成了本發明。

因此，本發明第一個目的在于提供一種低鎳型奧氏體不銹鋼。

本發明第二個目的在于提供這種低鎳型奧氏體不銹鋼的制造方法。

發明內容

本發明的一方面提供一種低鎳型奧氏體不銹鋼，該不銹鋼包括以下化學元素：C：0.04～0.07％、Si：0.2～0.6％、Mn：5.5～7.5％、Cr：15.5～16.5％、Ni：3.0～4.5％、N：0.05～0.15％、Cu：1.5～2.0％、P：≤0.040％、S：≤0.008％、其余為Fe和不可避免的雜質元素。

本發明提供一種優選的低鎳型奧氏體不銹鋼，該不銹鋼所含的化學元素還包括Mo：0.01％～0.5％。

上述各元素的主要作用如下：

C是一種間隙元素，通過固溶強化可顯著提高鋼的強度，形成并穩定奧氏體組織且擴大奧氏體區；適當提高C含量還有利于奧氏體鋼的冷加工脹、塑、成型性能，并使熱加工不容易產生邊裂。但在多數情況下，C與鋼中的鉻結合會形成Cr₂₃C₆型碳化物，使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降，從耐蝕性角度考慮，一般要求C越低越好，但過低的C會使奧氏體組織不穩定，且增加冶煉工序成本。因此兼顧奧氏體組織和耐蝕性，控制C在0.04～0.07％。

Si是一種脫氧元素，當Si小于1.0％時會降低奧氏體不銹鋼的耐蝕性并顯著提高鋼的固溶態晶間腐蝕的敏感性，且其又是鐵素體形成元素，故盡可能控制Si含量不要太高，控制在0.2～0.6％。

Mn是較弱的奧氏體形成元素，但顯著提高N在奧氏體鋼中的溶解度，錳、氮的復合加入常可替代鋼中的昂貴、稀缺元素Ni。但Mn的加入會使其與鋼中的雜質元素S形成MnS而降低鋼的耐蝕性，過高的Mn還降低奧氏體鋼的焊接性能。因此，Mn控制在5.5～7.5％。

Cr是鐵素體相的形成元素，是不銹鋼中耐蝕性的最主要的元素。Cr與不銹鋼中的C形成碳化物，雖然降低鋼的耐蝕性，引起晶間腐蝕，但當碳含量一定時，隨鋼中Cr量增加，晶間腐蝕敏感性則下降。當Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼Cr含量提高時，會使鋼的高溫組織不穩定，產生高溫鐵素體相，引起熱加工性能變差，產生邊裂。因此，Cr過低耐蝕性不夠，過高熱加工性能變差，控制在15.5～16.5％。