[發明專利]一種低成本高強度鐵素體不銹鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 201210020031.4
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN102534425A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 葉曉寧;常鍔
• 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;C22C38/50;C21D8/00
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及一種鋼種及其制造方法，尤其涉及一種鐵素體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

鐵素體不銹鋼因其具有較強的耐氯化物、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部耐腐蝕性能，被廣泛應用到各個領域。用于高強度容器的不銹鋼不僅需要具備一定的耐腐蝕性，而且由于其特殊的使用環境，此類不銹鋼必需具備一定的屈服強度，從而為規避使用過程中可能會出現的碰撞風險提供一定的質量保證。

常規的鐵素體不銹鋼，例如Cr17，雖然在抗腐蝕性能上能夠滿足使用要求，但其屈服強度較低，一般在300MPa以下，且其室溫沖擊功低，因此不能滿足高強度容器對鋼的屈服強度(一般要大于350MPa)以及沖擊功的要求，而Cr含量更高的鐵素體不銹鋼則又會不可避免地增加材料制造成本。

現有的公開文獻中公開的高強度不銹鋼均為馬氏體不銹鋼或奧氏體不銹鋼。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種低成本高強度鐵素體不銹鋼，該鐵素體不銹鋼通過適當的成分設計輔以適當的制備工藝，使其強度應當遠遠高于現有常用的鐵素體不銹鋼，同時通過降低合金化元素的含量還使得其原料成本大大降低。

本發明的另一目的在于提供該低成本高強度鐵素體不銹鋼的制造方法，該制造方法還應當滿足制造工藝簡單的要求。

根據上述發明目的，本發明提供了一種低成本高強度鐵素體不銹鋼，其各化學元素質量百分配比為：

C：0.01～0.015％；

Mn：1.5～2.0％；

Si：0.5～0.7％；

Cr：11.0～12.5％；

Nb：0.05～0.1％；

Ni：0.8～1.0％；

Ti：0.10～0.15％；

N：0.008～0.012％；

V≤0.1％；

余量為Fe和其他不可避免的雜質。

優選地，所述低成本高強度鐵素體不銹鋼的各化學元素質量百分配比為：

C：0.01～0.015％；

Mn：1.75～2.0％；

Si：0.55～0.65％；

Cr：11.1～11.5％；

Nb：0.05～0.1％；

Ni：0.8～1.0％；

Ti：0.12～0.15％；

N：0.008～0.012％；

V：0.05～0.08％；

余量為Fe和其他不可避免的雜質。

本發明所述的低成本高強度鐵素體不銹鋼的成分設計原理如下：

C、N：在不銹鋼中，C、N均為強烈的奧氏體形成元素，勢必影響材料中的Cr、Ni當量比，從而影響鋼的熱處理工藝，此外，C、N含量高，還會使材料的抗晶間腐蝕能力更加惡化。鑒于本技術方案所采用的熱處理工藝以及與其他元素的匹配，發明人將C和N元素的含量控制在本技術方案所要求的范圍內。

Si：Si為脫氧元素，如果鋼中Si元素含量過低，在煉鋼過程中就起不到脫氧的作用，但是對于本技術方案來說，過多的Si元素將會促進鋼的鐵素體當量增加，不利于提高鐵素體不銹鋼的強度，因此發明人將Si含量控制在0.5～0.7％內。

Mn：Mn為強烈的奧氏體形成元素，在鋼中Mn和Si一起起到復合脫氧的作用。Mn元素的含量控制是本技術方案的核心，發明人通過試驗證明，若要實現鋼的高強度的同時，還保證鋼的塑性不能降得太低，需要將Mn元素含量控制在本技術方案所要求的范圍內。此外，對于本技術方案來說，將Mn元素含量控制在上述范圍內，還可在不影響鎳當量的情況下，有效減少C、N含量，從而增加產品的耐腐蝕性，并改善鋼的焊接性能。

Cr：不銹鋼要求具有良好的耐蝕性，因此為了使本技術方案所述的鐵素體不銹鋼具有一定程度的耐腐蝕性并保證其具有比較好的熱加工性，需要將Cr元素含量限定在11.1～11.5％范圍內。此外，在滿足高強度和耐腐蝕性的同時，發明人在設計Cr元素含量時還充分考慮了制造鋼的原料成本的因素。

Nb：鑒于不銹鋼對于抗腐蝕性能的要求，綜合考慮本技術方案對于鐵素體不銹鋼力學性能的要求，發明人將Nb含量控制在本技術方案所要求的范圍內。

Ni：本技術方案中Ni含量的設計綜合考慮了其對奧氏體相的穩定性、塑性以及制造成本的影響，同時Ni元素的含量還應當與Cr元素的含量相匹配，因此發明人將其控制在0.8～1.0％。

Ti：對于本技術方案來說，為了提高鐵素體不銹鋼的焊接性能以及抗晶間腐蝕性能，發明人將Ti元素含量控制在0.12～0.15％范圍內。