[發明專利]一種鐵素體不銹鋼合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710902694.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107747050A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 劉曉;代巧;柴華偉;李興成;于慶波
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/06;C22C38/20;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 劉娟娟

技術領域

本發明屬于不銹鋼合金材料技術領域，具體涉及一種無鎳無鉬高耐蝕性鐵素體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

鐵素體不銹鋼是指在使用狀態下以鐵素體組織為主的不銹鋼，其含鉻量在12％-30％，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般無鎳或少鎳，有時還含有少量的鉬、鈮和鈦等元素。這類鋼一般具有導熱系數大、膨脹系數小、抗氧化性好和抗應力腐蝕優良等特點，多用于制造耐大氣、水蒸氣及氧化性酸腐蝕的零部件。但由于它在室溫和低溫下韌塑性較差、晶間腐蝕敏感性高、焊接后塑性和耐腐蝕性明顯降低等缺點，且這些缺點隨其截面尺寸的增加、冷卻速度的變慢等而更加明顯。為改善以上缺點，通過降低鋼中碳、氮含量，此類鋼向超低碳氮和超純鐵素體不銹鋼的方向發展。

因此，為進一步降低成本、提高耐腐蝕性能和改善熱加工性能，本發明綜合考慮了生產成本、耐蝕性能等因素，開發出了一種經濟型無鎳無鉬，含銅、鋁及稀土且耐蝕性能優良的鐵素體不銹鋼。本發明的鐵素體不銹鋼合金材料，可廣泛應用于廚房用具、交通運輸、車輛部件、建筑裝飾、電子器件等各個領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無鎳無鉬高耐蝕性鐵素體不銹鋼及其制造方法。

本發明所述鐵素體不銹鋼合金材料所含成分的質量百分比為：C≤0.02％，S≤0.02％，P≤0.02％，Si≤0.5％，Mn 0.3～0.8％，Cr 19.0～24.0％，Cu 0.2-1.5％，Nb 0.01～0.6％，Ti 0.01～0.6％，N≤0.05％，Al 0.05～1.0％，稀土：0.01～0.1％，Fe余量。

稀土優選為鑭鈰混合稀土。

優選的鑭鈰混合稀土中鑭占鑭鈰混合稀土的質量百分比≦41％，鈰占鑭鈰混合稀土的質量百分比≦50％。

優選的鑭鈰混合稀土還含有鐠、釹、钷、釤稀土元素的一種或多種，其中所含稀土元素總和占鑭鈰混合稀土的質量百分比≥99.5％。

本發明所述的鐵素體不銹鋼合金材料的制備方法包括：冶煉-鑄錠或鑄錠開坯-熱軋-軋后退火并酸洗。

優選的所述冶煉采用真空感應爐、電爐+爐外精煉、轉爐+爐外精煉中任一種工藝，出鋼澆鑄前加入稀土，澆鑄溫度控制在1500-1650℃。所述鑄錠或鑄錠開坯采用鍛造開坯或連鑄連軋，加熱溫度為1000-1200℃，開坯始鍛溫度控制在1050-1200℃，終鍛溫度控制在800-950℃。所述熱軋時坯料加熱溫度1000-1200℃，開軋溫度控制在1050-1200℃，終軋溫度控制在800-950℃。所述軋后退火酸洗為鋼鍛造或熱軋后退火并酸洗，退火溫度為850-1000℃，保溫2-5分鐘，隨爐冷卻到室溫時取出并酸洗。

本發明所述的鐵素體不銹鋼合金材料具有高耐蝕性。

為達到上述目的，本發明各元素成分及其機理如下：

C和N：C和N是鐵素體不銹鋼中不受歡迎但又無法避免的重要元素。主要是由于它們在鐵素體中的溶解度很低。碳易與鉻反應形成鉻的碳化物，降低鋼的耐蝕性；氮在鋼中有一定的固溶強化作用，但氮易與鋼中的鈮、釩和鈦等元素形成鈮、釩和鈦的氮化物或者碳氮的復合化合物。如果鐵素體不銹鋼中的碳、氮含量過高，會造成脆性轉變溫度升高，裂紋缺口敏感性及晶間腐蝕敏感性大及焊后耐蝕性下降等。因此，必須通過冶煉盡量降低它們的含量并采用強碳氮化合物形成元素加以固定。本發明綜合考慮了鐵素體不銹鋼的性能、工藝可行性和成本等方面因素，控制C、N的含量分別為C≤0.02％，N≤0.05％。

Si:Si是一種合金元素,起固溶強化效果和脫氧作用，還能提高鋼的高溫抗氧化性。但硅含量較高時鋼的延展性會變差。因此，從鐵素體不銹鋼的熱加工性考慮，其含量范圍為Si≤0.5％。

Mn：Mn和Si一樣，既起固溶強化作用又起到脫氧作用。錳含量增加會顯著提高鋼的強度，但也會降低鋼的韌塑性，因此本發明Mn含量控制在0.3～0.8％。

P、S：P和S在不銹鋼中是有害元素，因此要盡量降低它們的含量。P能產生冷脆，而S在鋼中除會產生熱脆外，還會降低鋼的耐蝕性能。另外S容易和Mn反應生成長條狀硫化錳，嚴重地降低鋼板的橫向沖擊性能。所以，通常P、S的含量要控制在低于0.03％，本發明的P和S含量控制在S≤0.02％，P≤0.02％。

Cr：Cr是鐵素體形成元素，主要作用就是提高不銹鋼的耐蝕性，但鉻含量過高時，一方面會增加成本，另一方面可加工性會變差。因此本發明專利Cr含量控制在19.0～24.0％。