[發明專利]在焊接熱影響區具有優異機械加工性及韌性的耐磨奧氏體鋼及其生產方法

在審

• 申請號: 201810865569.2
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN108950424A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 李淳基;崔鐘教;盧熙君;李弘周;徐仁植;樸仁圭
• 申請（專利權）人: POSCO公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/20;C22C38/60;C21D9/46;C21D8/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

本發明提供一種在焊接熱影響區具有優異機械加工性及韌性的耐磨奧氏體鋼及其生產方法。所述奧氏體鋼包含按重量％計的15％至25％的錳(Mn)，0.8％至1.8％的碳(C)，滿足0.7C?0.56(％)≤Cu≤5％的銅(Cu)，余量為鐵(Fe)及其他不可避免的雜質，焊接熱影響區在?40℃下的夏比沖擊值為100J或者更高。根據本發明，提供具有優異機械加工性的奧氏體鋼，其中在焊接后的焊接熱影響區內碳化物的形成得到抑制，以防止焊接熱影響區的韌性降低，且耐腐蝕性得到改善，以使鋼在腐蝕環境中長時間使用。

本申請是題為“在焊接熱影響區具有優異機械加工性及韌性的耐磨奧氏體鋼及其生產方法”的第201280070684.1號發明專利申請的分案申請。原申請對應國際申請PCT/KR2012/011535，申請日為2012年12月27日，優先權日為2011年12月28日。

技術領域

本公開涉及可用于各種應用中的奧氏體鋼，更具體而言，涉及在焊接熱影響區具有優異機械加工性(machinability)及韌性的耐磨奧氏體鋼及其生產方法。

背景技術

奧氏體鋼因其性能例如加工淬透性和非磁性而用于多種應用中。具體而言，盡管以鐵素體或馬氏體為主要微觀結構的鐵素體碳鋼或馬氏體碳鋼已廣泛應用，但由于鐵素體碳鋼或馬氏體碳鋼的性能局限性，因此奧氏體鋼作為鐵素體碳鋼或馬氏體碳鋼的替代物的使用日益增加，從而克服鐵素體碳鋼和馬氏體碳鋼的缺點。

奧氏體鋼的使用在許多要求鋼材具有延展性、耐磨性及氫脆性(hydrogenembrittlement)的工業應用中穩步上升，所述工業應用例如磁懸浮鐵路系統的軌道、普通電氣設備和核聚變反應堆超導設備的非磁性結構部件、礦井中的采礦機器、普通的運輸工具、脹管設備、泥漿管道、防酸氣材料以及石油和天然氣(石油)工業中用于開采、運輸和存儲的材料。

在相關技術領域中，奧氏體不銹鋼AISI304(18Cr-8Ni)是一種典型的非磁性鋼材。然而，由于這種奧氏體不銹鋼因其具有低屈服強度而不適合用于結構部件，并且由于所述鋼材含有大量相對昂貴的鉻(Cr)和鎳(Ni)而不具有經濟性。具體而言，如果在奧氏體不銹鋼中通過應變誘導相變(strain induced transformation)形成具有鐵磁特性的鐵素體，則奧氏體不銹鋼就會轉化成一種磁性材料，使其不適合用于一些要求具有穩定非磁性特性并且不會根據負載量變化的結構部件。也就是說，奧氏體不銹鋼的應用受到限制。

此外，隨著礦業、石油、天然氣工業的發展，用于礦業、運輸和煉油應用的鋼材的磨損成了需要解決的難題。具體而言，盡管近來油砂(oilsand)確已發展成為一種非傳統的石油來源，但是由包含油、碎石和沙子的泥漿所造成的鋼部件的磨損成為增加油砂煉油生產成本的主要因素之一，因此，日益需要開發和具體實現具有高度耐磨性鋼。在采礦行業，具有高度耐磨性的高錳鋼(Hadfield steel)已被廣泛使用。高錳鋼是一種奧氏體鋼，其中，隨著形變的發生，發生微觀結構向具有高度硬度的馬氏體的轉變。

通過增加錳和碳的含量，各種奧氏體鋼的微觀結構可保持為奧氏體。然而，在這種情況下，沿著奧氏體的晶邊處，在高溫下形成網狀結構的碳化物，從而使奧氏體鋼的性能、尤其是延展性變差。此外，在加熱到高溫并隨后冷卻的焊接部分(焊接熱影響區)形成大量碳化物，因而焊接熱影響區的韌性顯著降低。

為了防止網狀碳化物沉淀的形成，提出一種制造高錳鋼的方法，所述方法通過在高溫下對高錳鋼進行固溶熱處理(solution heat treatment)或熱加工過程之后將高錳鋼快速冷卻至室溫而進行。然而，如果通過所述提出的方法生產厚鋼板，則通過快速冷卻并不能足以實現防止碳化物沉淀的效果。另外，由于焊接熱影響區的熱歷史的影響，因而無法阻止所述焊接熱中的碳化物沉淀。

此外，既然奧氏體高錳鋼的機械加工性因高加工淬透性而變差，那么切削工具的壽命變短，因此切削工具的成本增加。此外，由于需要頻繁更換切削工具而使過程暫停時間增加。因此，生產成本會增加。

發明內容