[發明專利]一種高強度和高硬度的中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201110044674.8
• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102650019A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 張鑫;孫全社
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28;B21B37/74;C21D1/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;金惠淑

技術領域

本發明涉及鐵素體不銹鋼，特別是涉及高強度和高硬度的中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

中鉻鐵素體不銹鋼鐵在鐵素體不銹鋼家族中占有非常重要的地位。與低鉻鐵素體不銹鋼相比，它有著更好的耐蝕性，與高鉻鐵素體不銹鋼相比，又有著優良的成型性，因此非常適合于家電、廚衛制品等對耐蝕性和成型性都有一定要求的行業。以典型的中鉻鐵素體不銹鋼SUS430為例，其在家電等行業的用途已經十分廣泛，從微波爐內外殼、洗衣機內桶、電飯煲、電熱水器內膽、電熱水瓶等種類繁多的家用電器，到洗碗機、烤箱、灶具、消毒碗柜等廚衛設備、餐具、五金產品等，以及其它各種箱、柜、臺、架等。我國是一個家電生產大國，但目前主要使用304奧氏體不銹鋼和430鐵素體不銹鋼，而國外如美國和日本則以鐵素體鋼為主。近年來，隨著國際鎳價的波動，鐵素體不銹鋼的成本優勢更加突出。因此，在我國鐵素體不銹鋼尤其是中鉻鐵素體不銹鋼在市場上有著巨大的使用空間。

眾所周知，430不銹鋼是鐵素體不銹鋼家族中最為常用的一種中鉻鐵素體不銹鋼，但是，常規430在很多行業的應用又受到了一定的限制，其中有一個很重要的原因是常規430的力學性能不能滿足用戶的要求，包括強度和硬度。一個比較突出的例子是在餐具制造行業，430由于優良的性價比已經得到了較為廣泛的應用，但是某些高端餐具制造企業，由于常規430的力學性能不理想，在出口歐洲或美國時，受到了購買商的質疑。最終使生產廠家不得不改用其他材料。除了在餐具制造行業外，其他行業如潔具，廚具，電軌電刷，硬盤盒制造等，為了保證這些產品在受一定載荷作用下不會發生變形斷裂使產品失效，或者在制造過程中表面更容易拋光，這些制造行業都對430的力學性能提出了更高的要求。

目前，國內國外的一些不銹鋼生產企業已經看準了高強鐵素體不銹鋼的應用前景，紛紛推出高強鐵素體不銹鋼的一些產品。但是應該看到，無論是從成分上還是工藝上改進，要提高中鉻鐵素體的強度，都還有很多技術難點要攻克。以常用中鉻鐵素體不銹鋼430為例，首先，430一般在退火狀態下使用，使用組織為鐵素體和碳化物，晶粒度一般為8級左右，因此很難再通過相變和晶粒細化來強化基體。其次，通過添加微合金元素的析出強化效果來提高材料強度，需要嚴格控制成分配比，軋制及熱處理工藝，工藝輸出窗口較窄，生產難度較大。

CN101050509A公開了一種高強高韌性的馬氏體不銹鋼，其強度達到了1700-1800MPa，該鋼化學組成成分為(質量百分數)：C≤0.02％，Si≤0.1％，Mn≤0.1％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr?10.0-11.5％，Ni?11.7-12.5％，Mo?0.5-2.0％，Ti?1.2-1.7％，Al?0.02-0.5％，其余為Fe。該發明與現有技術相比具有低成本、高強度、高斷裂韌性、高耐蝕的優點。但是該發明的主體是馬氏體不銹鋼，由于馬氏體組織可以通過高溫下奧氏體冷卻得到，并產生相變強化，使鋼材的強度得到大幅的提高，但是與之相對應的是材料的塑性和韌性大幅下降，因此該發明只能應用在對材料的塑性和韌性要求不是太高的地方，應用范圍受到很大的限制。，

CN1334883A公開了一種耐延遲斷裂性能優良的高強高韌不銹鋼，該發明提供了一種建筑建材用的可以耐延遲斷裂性能和提高韌性的高強高耐蝕不銹鋼。該發明具體內容是，提供這樣一種耐延遲斷裂性能優良的高強高韌不銹鋼及不銹鋼螺絲及其制造方法，即它以質量百分比，含有0.01-0.25％的C、0.05-1.0％的Si、0.1-2.0％的Mn、0.1-3.0％的Ni、11.0-16.0％的Cr、0.01-0.15％的N、0.01-3.0％的Mo，或者還含有0.001-0.005％的B和/或0.05-0.5％的Ti、0.05-0.5％的Nb和0.05-0.5％的W中的一種以上元素，它在材料中心部具有不到10％的鐵素體并且從最外表面起至少1微米深的表層部具有馬氏體和3-30％奧氏體的混合組織。需要注意的是該發明的強度由表面的奧氏體和馬氏體來保證，而韌性由心部的鐵素體組織來保證，這種設計雖然能同時提高材料的強度和韌性，但是熱處理工藝復雜，成本較高。