[發明專利]一種具有低韌脆轉變溫度的鐵素體不銹鋼

無效

• 申請號: 201010250720.5
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN101942609A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 顏海濤;申鵬;李杰
• 申請（專利權）人: 振石集團東方特鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種具有低韌脆轉變溫度的鐵素體不銹鋼，屬于金屬材料領域。

背景技術

鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有很多優點，比如：成本低、熱膨脹系數低、良好的抗高溫氧化性能和耐應力腐蝕性能。因此，鐵素體不銹鋼被廣泛的應用到汽車排氣系統、家用電器、建筑和裝飾中。但是，鐵素體不銹鋼的與奧氏體不銹鋼相比，其韌脆轉變溫度比較高。鐵素體不銹鋼高的韌脆轉變溫度，限制了其在低溫環境下的使用，同時，也給鐵素體不銹鋼的生產帶來比較大的困難，比如：不銹鋼的鋼坯必須熱修磨，修磨溫度低于200℃時坯子中容易產生裂紋，如果坯子產生了裂紋，在隨后的熱軋過程中容易出現斷帶現象。

通過專利檢索，共檢索到相關發明專利9項，見下表：(wt％)

上述專利主要從考慮鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性、耐高溫性和成型性等方面，對鐵素體不銹鋼的韌脆轉變溫度關注的比較少。大部分合金設計通過添加不同合金元素如Mo、Cu及采用穩定化元素Ti或者Nb來固定鐵素體基體中的有害元素，確保不銹鋼具有設計要求的性能。從上述公開的9份專利中可以看出，在合金成分設計中沒有考慮對韌脆轉變溫度的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種組分設計合理、韌脆轉變溫度低、易加工、質量穩定、成本低的具有低韌脆轉變溫度的鐵素體不銹鋼。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是該具有低韌脆轉變溫度的鐵素體不銹鋼，其特征是：其化學成分的重量百分比為：

C：不大于0.015

Si：不大于0.5

Mn：不大于1.0

Cr：15～18

P：不大于0.03

S：不大于0.003

Ni：不大于1

Ti：4×(C+N)～0.2

Nb：0.05～0.20

N：不大于0.015

Cu：0.3-0.8

C+N：不大于0.025

其余為Fe和不可避免的雜質元素，雜質元素總量低于0.05％wt。

作為優選，本發明所述的化學成分的重量百分比為：

C：0.005～0.015

Si：0.1～0.5

Mn：不大于1.0

Cr：15～18

P：不大于0.03

S：不大于0.003

Ni：不大于1

Ti：4×(C+N)～0.2

Nb：0.05～0.20

N：0.005～0.015

Cu：0.3-0.8

C+N：不大于0.025

其余為Fe和不可避免的雜質元素，雜質元素總量低于0.05％wt。

C是鋼中所含有的不可避免的雜質，但其使加工性、耐蝕性變差，因而最好盡可能少。加入固定元素Nb和Ti可以消除C的有害影響，但會增加合金的成本，所以C含量上限設定為0.015％。另外，當C含量低于0.005％時，精煉方面的成本也會大大增加，因而下限可以設定為0.005％或以上。

N也是鋼中含有的不可避免的雜質，和C一樣，但其使加工性、焊接性變差，因而最好盡可能少用，將其上限設定為0.010％。另外，當N含量低于0.005％時，精煉方面的成本也會大大增加，因而下限可以設定為0.005％或以上。

Cr是提高耐蝕性的主要合金元素。Cr是形成有保護性的Cr2O3膜而使耐腐蝕性提高的元素，因此Cr量最低必須為15％以維持耐腐蝕性。另外Cr含量超過18％時加工性會下降，因而將其上限設定為18％。

Si是煉鋼脫氧必要的元素，也有一定的強化作用，當含量低于0.1％時，難于獲得充分的脫氧效果；含量超過0.5％時，鋼的韌性降低，可焊性差。

Mn是提高強度和韌性的有效元素。Mn可以抑制不銹鋼中硫的有害作用，提高熱塑性。但Mn對提高不銹鋼耐腐蝕性不利。大于1％，將降低腐蝕性能。

Ti主要為了固定鋼中的氮元素，阻止鋼坯在加熱、軋制、焊接過程中晶粒的長大，改善材料的低溫韌性。Ti低于4(C+N)，固氮效果差，超過0.2％時，形成尺寸比較大的TiN，并且鋼澆鑄時容易結瘤。

Nb可以有效的固定鋼中的C元素，并且具有細化晶粒的作用，可以改善鋼的強度和韌性，但過多的鈮會促使Fe2Nb相的析出，因此Nb的上限為0.20％。

Cu作為合金元素，有利于獲得良好的低溫韌性和耐蝕性。但當Cu超過0.8％時，會大量的析出，所以Cu的上限為0.8％。

Ni在本發明專利的主要目的時阻止鋼坯在加熱或熱軋時產生裂紋的傾向，考慮經濟性，將Ni含量控制在1％。