[發明專利]奧氏體不銹鋼

有效

• 申請號: 201580016940.2
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN106133177B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: A·布利烏爾;G·布魯克納;L·莫塞克爾;W·布萊克
• 申請（專利權）人: 奧托庫姆普有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/50;C22C38/54;C22C38/58;C21D6/00;C21D8/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李躍龍

本發明涉及一種具有高強度和高延展性的奧氏體高錳不銹鋼，在變形過程中，該不銹鋼利用TWIP(孿晶誘發塑性)機理。

奧氏體不銹鋼，如最通用和廣泛使用的304奧氏體不銹鋼，具有顯著較低的強度，兼具冷變形例如冷軋后相對高的殘余延伸率。鐵素體奧氏體雙相不銹鋼，如2304鐵素體奧氏體雙相不銹鋼，提供高強度，但松散延展性和甚至低的冷變形程度。

含碳量高的奧氏體錳不銹鋼在焊縫和熱影響區焊接后易受晶間腐蝕，這是因為在該區域的貧鉻。此外，典型的錳不銹鋼在冷變形后一般容易形成馬氏體相，這可能導致延遲開裂。

FR專利申請2071667涉及以重量％含有如下的奧氏體不銹鋼：0.02-0.3％的C、0.1-3.0％的Si、8.0-17.0％的Mn、12.0-16.0％的Cr、0.05-0.3％N和任選0.1-3.0％的銅和0.1-3.0％的Mo，余量由作為基本成分的鐵構成，以便在退火后有奧氏體相。FR專利申請2071667的目的是具有改進的軟化和更好的成型性能。然而，在法國專利申請2071667的化學組成方面，錳(Mn)含量不應含有超過17重量％，因為較高的含量產生較少的奧氏體相。

美國專利6454879描述了一種用于生產順磁性奧氏體不銹鋼的鍛件的方法，其含有以重量％計最多0.1C、0.21-0.60的Si、20-30％的Mn、17-24％的Cr、最多2.5％的Ni、至多1.9％的Mo、0.6-1.4％的N,高達0.3％的Cu、最多0.002％的B、高達0.8％碳化物形成元素、余量包括鐵，其具有基本不含鐵素體含量的顯微組織。鈦、鋯、釩和鈮被描述為強碳化物和氮化物和/或碳氮化物形成體，這些元素的含量小于0.8重量％。根據該方法，在至少850℃的溫度下將該材料熱成型到至少約3.5倍的變形的程度，且主動冷卻。在第二步驟中在低于氮化物的沉積溫度下，在低于600℃但高于350℃的升高溫度下，以5-20％的變形將它冷成型。為了避免形成馬氏體，在這樣的高溫下在每個過程步驟進行該變形，這增加了生產的材料的制造成本。

在金屬材料的顯微組織中的孿晶一般定義為共享一些相同的晶格的兩個單獨的晶體。TWIP(孿晶誘發塑性)不銹鋼有奧氏體顯微組織，其具有面心立方晶格(FCC)，以及相對低的堆垛層錯能(SFE)，促進孿晶變形機理的激活，即在晶格中機械誘發孿晶。術語TWIP表明孿晶往往伴隨著通過晶格位錯的適應(accomodation)塑性。

本發明的目的是消除現有技術的一些缺點并且實現一種改進的奧氏體高錳不銹鋼，其利用冷變形中的TWIP(孿晶誘發塑性)機理以便具有高的加工硬化率與良好的耐腐蝕性和對焊接后的晶間腐蝕、對延遲開裂和應力腐蝕開裂的低脆弱性。奧氏體不銹鋼的基本特征列在所附的權利要求中。

根據本發明，奧氏體高錳不銹鋼以重量％計由0.03-0.1％的碳、0.08-1.0％的硅、14-26％的錳、10.5-18％的鉻、低于0.8％的鎳、0.05-0.6％的銅、0.1-0.8％的氮和0.0008-0.005％的硼、余量的鐵和在不銹鋼中出現的不可避免的雜質構成。本發明的奧氏體不銹鋼還含有任選0.001-0.02％的鈦和任選小于0.04％的鋁。在冷變形中利用TWIP(孿晶誘發塑性)機理，本發明的奧氏體不銹鋼在塑性變形之后具有優越的延展性和高強度。因此，與低鎳含量有關，本發明的奧氏體不銹鋼兼具在初始退火狀態的高強度和高加工硬化率和在冷變形如冷軋后的高延伸率。

根據本發明的奧氏體高錳不銹鋼的屈服強度R_p0.2和抗拉強度R_m以及在退火狀態的斷裂延伸率A₈₀的范圍是470-600MPa的R_p0.2，800-930MPa的R_m和在1000-1150℃溫度范圍內的退火后40-60％的A₈₀。當將根據本發明的奧氏體不銹鋼進一步冷變形如冷軋時，在以10％和20％的壓下程度冷軋后，可以通過如下表1中所列的屈服強度R_p0.2和拉伸強度R_m以及斷裂延伸率A₈₀的各自范圍來顯示TWIP(孿晶誘發塑性)機理的效果：