[發明專利]一種馬氏體不銹鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200910048200.3
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101845594A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 秦斌;王軍;顧玉明;馬永柱;孫全社
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C38/38;C21D8/02;C21D11/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;章承繼

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金領域，具體地說，涉及一種馬氏體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

不銹鋼刀具用鋼應當具有高的硬度和良好的耐腐蝕性能，與其他不銹鋼相比，馬氏體不銹鋼具有硬度高、耐磨損能力強和制造成本低等優點，主要用于制造刀剪類五金刀具。但是，目前常用的2-4Cr13等普通馬氏體不銹鋼主要依靠在鋼中加入碳元素來提高鋼熱處理后的硬度，然而當加入的碳較多時，鋼的耐蝕性相對比較差，當碳含量較少時硬度又達不到要求，如何使馬氏體不銹鋼同時具有高硬度和良好的耐蝕性一直是倍受關注的難題。刀具制造過程中還要求鋼種經過退火后的強度、硬度較低，并具有良好的延伸率，以便于冷軋、剪切等加工，然而隨著碳含量的增加，退火后的冷加工變得困難。為了使鋼種易于加工，并在熱處理后同時具有高的硬度和良好的耐蝕性，人們針對馬氏體不銹鋼做了不少研究工作。

CN1145644A通過在鋼中加入高碳(0.15％-0.40％)來提高硬度，并加入鉬來提高耐蝕性；JP2008163452、EP496350、JP5287456和CN1624182A屬于含氮的馬氏體不銹鋼，其中JP2008163452和CN1624182A在2Cr13的基礎上降低鋼中的碳、加入一定量的氮來提高硬度和耐蝕性，EP496350中利用錳提高硬度，并加入鉬、銅提高耐蝕性，JP5287456中除了加入鉬以外還加入了鎳。然而，在鋼中加入較高的碳含量會使材料的耐腐蝕性能下降；在鋼中加入鉬、銅等貴金屬可以提高材料的耐腐蝕性能，但會造成原材料成本的增加；氮的加入雖然也能夠提高材料的硬度，但是氮在常壓高溫鐵素體中固溶度較小，其加入的量是有限的，因此，單獨依靠氮來提高硬度也受到了限制。

發明內容

本發明目的在于提供一種馬氏體不銹鋼，其硬度高耐蝕性好，具有良好的加工性能，生產成本低。

本發明的另一個目的在于提供一種馬氏體不銹鋼的制造方法，其能夠制造出具有高硬度、優良耐蝕性和良好加工性能的馬氏體不銹鋼。

本發明所提供的馬氏體不銹鋼，其成分質量百分比為C：0.22-0.30、Si：≤1.0、Mn：1.0-2.0、P：≤0.030、S：≤0.010、Cr：12.0-15.0、N：0.070-0.120、V：0.02-0.15，余量為Fe和不可避免的雜質。

優選地，C質量百分比為0.22-0.26；

優選地，Cr質量百分比為13.0-14.0；

優選地，V質量百分比為0.08-0.15。

以下將本發明合金成分的設計機理作詳細說明：

碳：碳是提高材料正火熱處理后硬度的主要元素，但碳與鉻反應形成化合物，碳含量越高形成鉻的碳化物的量越多，鉻的碳化物的形成會在鋼中形成貧鉻區，使鋼的耐蝕性下降，其含量控制在0.22-0.30％。

硅：硅主要作為脫氧劑加入到鋼中，同時硅也是一種合金元素，起著固溶強化作用，并且在提高抗高溫氧化性能方面硅也有明顯的作用。但是，鋼中硅含量高時延展性變差，因此從提高馬氏體不銹鋼的可加工性考慮，其含量不應大于1.0％。

錳：錳既是脫氧元素又是固溶強化元素能顯著提高鋼的強度，加入較高含量的錳可以提高鋼正火后的硬度，但是錳含量過高不利于提高鋼退火后的加工性，其含量控制在1.0-2.0％。

磷：磷是有害元素，磷容易在晶界附近偏聚而降低耐蝕性，其含量應低于0.030％。

硫：硫也是有害元素，不僅硫化物會產生熱脆而且會降低耐蝕性，通常其含量控制在低于0.010％以避免硫的有害作用。

鉻：為了保證不銹鋼的耐蝕性，鉻含量控制在12.0-15.0％，鉻含量過高時，生產成本提高。

氮：氮是一種間隙原子，具有固溶強化作用，可以提高鋼正火后的硬度。但是過量的氮會引起鑄坯中因氮氣析出而產生的氣孔，其含量控制在0.070-0.120％。

釩：釩是強碳、氮化物元素，鋼中的釩析出溫度較高，可以細化晶粒，而且釩先于鉻與碳、氮結合，可以抑制碳的偏析，有利于提高組織均勻性和耐蝕性。但是釩的含量過高時，釩的氮化物會長大并使加工性能惡化，其含量控制在0.02-0.15％。

本發明所提供的馬氏體不銹鋼可以通過以下方法制造，其包括：

(1)鋼坯或連鑄坯在1100-1250℃溫度范圍內加熱；

(2)在900℃以上完成終軋；

(3)在800-900℃溫度范圍內進行退火；

(4)在1000-1200℃溫度范圍內進行正火處理。

優選地，步驟(3)的退火時間為3-30小時；