專利名稱：：新型低成本易切削不銹鋼303b及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及冶金及材料科學(xué)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：不銹鋼303是一種在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的基礎(chǔ)材料。尤其是電子工業(yè)，多數(shù)的電子零件需要性能優(yōu)異的不銹鋼材料進(jìn)行生產(chǎn)加工，但是傳統(tǒng)的303奧氏體不銹鋼本身又存在一些問(wèn)題。首先我國(guó)是一個(gè)鎳資源短缺的國(guó)家。而傳統(tǒng)的303奧氏體不銹鋼要達(dá)到8-9%的鎳含量，這促使我國(guó)不銹鋼303的成本一直居高不下；其次,傳統(tǒng)的303不銹鋼在熱處理的過(guò)程中可能出現(xiàn)磁性，一旦發(fā)生對(duì)于電子產(chǎn)品性能的穩(wěn)定危害巨大的.最后，應(yīng)用于電子產(chǎn)品的零件往往體積很小，這就要求所用材料具備優(yōu)良的易切削性，從而保護(hù)刀具，提高加工效率。綜上所述，目前急需一種低價(jià)，無(wú)磁性，易切削的不銹鋼來(lái)替代傳統(tǒng)的303不銹鋼。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服上述不足之處提供一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其制造工藝。本發(fā)明新型不銹鋼在滿足原有耐蝕型需要的情況下，成本比同類產(chǎn)品降低20%以上。加工速率和加工后的表面光潔度大大優(yōu)于H本標(biāo)準(zhǔn)的SUS303，且絕磁性優(yōu)異。本發(fā)明所述的303B是含有硫的易切削不銹鋼，按質(zhì)量百分比由下列組分組成C:0.08-0.15、Mn:9.00-11.00、Si50.8、Ps0.03、S:0.15-0.20、Cr:13.00-14.00、Ni:3.00-4.00、Cu:1.00-2.00,其余為Fe及不可避免的微量雜質(zhì)。不銹鋼303B的生產(chǎn)方法，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特征在于所述的電爐初煉和在精煉爐精煉(在冶煉時(shí))步驟包括以下工藝在冶煉時(shí)(l)在電爐初煉使用普通廢鋼為原料，冶煉成本低。在電爐初煉時(shí)的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P(yáng)，直至P的含量占總鋼水質(zhì)量^).03%。氧化期確保含碳量控制在總鋼水質(zhì)量的0.08-0.15%,之后加入硅鐵粉等還原劑，以還原渣中的氧化鉻(Cr203),脫O并去除氣體及夾雜物；還原期調(diào)S,同時(shí)使S的含量控制在占總鋼水質(zhì)量0.15-0.20%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐冶煉時(shí)，初煉后的鋼水進(jìn)入VOD爐真空精煉，抽空時(shí)間不少于8分鐘，真空度不大于1.5mbar，達(dá)到氧的含量〈30ppm、氫的含量《.5ppm。本發(fā)明在進(jìn)行鋼錠澆注時(shí)，采用保護(hù)渣下注法饒注。本發(fā)明在鍛軋成坯料時(shí)，以原始坯料完成成型時(shí)，其鍛造比K》5，始軋溫度為1000-1100'C，優(yōu)選1080'C，在此溫度范圍內(nèi)保溫，保溫時(shí)間40-60分鐘，保溫時(shí)間到后，開(kāi)始軋鍛，終鍛軋溫度為880'C-93(TC。在坯料熱處理時(shí)，退火溫度為950'C,升溫速度控制在100-180°C/min，在此溫度范圍內(nèi)保溫，保溫時(shí)間根據(jù)工件的有效厚度,并考慮裝爐量，裝爐方式后制定，通常保溫時(shí)間40-60分鐘到后出爐空冷即得本發(fā)明不銹鋼303B。將采用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)的不銹鋼303B與日本JIS標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼SUS303比較，其化學(xué)成分比較見(jiàn)下表。不銹鋼303B和不銹鋼SUS303化學(xué)成分比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>不銹鋼303B具有以下特點(diǎn):1、該新鋼種拋棄了傳統(tǒng)的生成S氏體或形成碳化物和氮化物強(qiáng)化于-段，而采用有穩(wěn)定奧氏體的形成和以Cu、Mn等元素補(bǔ)充強(qiáng)化為主要手段，通過(guò)科學(xué)的熱處理使之具有穩(wěn)定的奧氏體相組織。特色之一是加入Cu:在熱軋過(guò)程中，Cu會(huì)在奧氏體晶界區(qū)域產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化相，此時(shí)處于熱軋的最初階段，奧氏體一面變形一面迅速再結(jié)晶，變形中產(chǎn)生富Cu有益的金屬間化合物，成為奧氏體當(dāng)中的強(qiáng)化相，經(jīng)熱軋后的鋼呈現(xiàn)良好的強(qiáng)度。另外，Cu本身的抗腐蝕性能很好，加入Cu元素，實(shí)踐證明也提高了該鋼種在稀硫酸和稀鹽酸中的抗蝕能力。特色之二是高M(jìn)n低Ni:Mn含量的提高，穩(wěn)定了奧氏體組織,有效的避免了熱處理中的磁化現(xiàn)象，同時(shí)降低了成本。特色之三是C含量高于普通不銹鋼C對(duì)于擴(kuò)大奧氏體區(qū)域的能力相對(duì)于Ni來(lái)講是Ni的30倍，所以起到了代替Ni元素穩(wěn)定奧氏體的作用。(一般不銹鋼要求低C，是為了保Cr提高耐蝕性，但是，在弱腐蝕環(huán)境中，本發(fā)明傾向于以碳代鎳，降低成本。)2、因?yàn)閷儆谝浊邢麂?，適用于自動(dòng)車床、數(shù)控加工制成電氣小產(chǎn)品的金屬元件，在加工過(guò)程中，刀具的磨損較小，切削效率高，降低了成本。具有硬度，耐腐蝕，易切削性能，按照實(shí)施例1所述方法制備得到的不銹鋼303B與不銹鋼SUS303的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注①耐蝕性采用鹽霧腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)，應(yīng)用5%的中性鹽溶液，溫度35'C，進(jìn)氣壓為35kPa,出氣壓為60kPa,當(dāng)試樣表面出現(xiàn)暗黑色的點(diǎn)時(shí)303B經(jīng)歷的時(shí)間為100小時(shí)。②切削加工性能分級(jí)參見(jiàn)韓榮第，于啟勛著.難加工材料切削加工.北京機(jī)械工業(yè)出版社，1996。3、成本低廉，在滿足原有耐蝕型需要的情況下，成本比同類產(chǎn)品降低20%以上。綜上所述，本發(fā)明鋼種具有高的韌性和塑性，價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、易于加工成型、成品率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)含有一定量的硫，易于切削，特別適用于制造各種品種規(guī)格的不銹鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬制品。本發(fā)明的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖及如下圖l為冶煉工藝流程圖。1-熔化期2-配料3-電爐4-還原期5-氧化期6-中間包7-精煉期8-精煉爐A-裝料B-熔化C-脫碳D-脫磷E-脫硅F-脫氧(沉淀加擴(kuò)散的聯(lián)合脫氧方法)J-調(diào)硫(通過(guò)加入含硫26%的硫鐵進(jìn)行調(diào)硫)H-補(bǔ)加合金元素I-脫氫G-脫氮K-真空脫氧L-出鋼。圖2為鑄造車間平面剖視圖。1-垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī)2-鑄工輸送機(jī)3-造型機(jī)4-壓鐵裝置5-振動(dòng)槽6-舊砂破碎機(jī)7-翻箱機(jī)8-合落箱機(jī)9-振動(dòng)篩砂機(jī)10-換向機(jī)11-松砂機(jī)12-振動(dòng)落砂機(jī)除塵罩13-分箱臺(tái)14-冷卻提升機(jī)15-開(kāi)箱推杠16-混砂機(jī)17-水平分型脫箱造型機(jī)18-澆注爐19-運(yùn)鐵液器具20、23-永磁分選機(jī)21、24-振動(dòng)輸送落砂機(jī)22-運(yùn)輸機(jī)25-液壓升降機(jī)26-新砂提升機(jī)27-螺旋輸送器28-振動(dòng)槽29-脈沖輸送卸料器30-松砂機(jī)。圖3為鑄造車間布置簡(jiǎn)圖。圖中，1、制芯工部，2、造型-澆注-落砂工部，3、熔化工部及爐料倉(cāng)庫(kù)，4、清理工部，5、砂處理工部，6、新砂簡(jiǎn)倉(cāng)。圖4為制造工藝流程圖。1-鑄造2-鋼坯打磨3-軋機(jī)4-退火爐5-矯直6-矯直7-酸洗8-無(wú)心車(表面快速剝皮)9-檢驗(yàn)A-角鋼、扁鋼和方鋼的工藝路線圖B-圓棒的工藝路線圖。圖5為不銹鋼303B能譜分析圖。圖6為不銹鋼30犯金相圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例l本實(shí)例所述303B易切削不銹鋼，按質(zhì)量百分比由下列組分組成C:0.092%、Mn:9.8%、Si:0.8%、P:0.03%、S:O.18%、Cr:13.8%、Ni:3.8%、Cu:L5%，其余為Fe及不可避免的微量雜質(zhì)。上述303B不銹鋼的制備依次經(jīng)過(guò)在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、冶煉(1)在電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時(shí)的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P(yáng)，直至P的含量占總鋼水質(zhì)量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質(zhì)量的0.092%，之后按照每噸原料加3公斤硅鐵粉的比例加入硅鐵粉，還原渣中的氧化鉻(Cr203)，脫O并去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質(zhì)量的13.8%，控制Si含量為總鋼水質(zhì)量的0.8%;還原期調(diào)S，同時(shí)使S的含量控制在占總鋼水質(zhì)量0.18。/。，去除硫化物夾雜。(2)在精煉爐精煉:初煉后的鋼水進(jìn)入V0D爐真空精煉，抽空時(shí)間IO分鐘，真空度為1.5mbar，達(dá)到氧的含量28ppm、氫的含量2.4ppm。在出爐前20分沐根據(jù)爐中化學(xué)分析的數(shù)據(jù)補(bǔ)加Cu、Mn和Ni原料，分別控帝ijCu占總鋼水質(zhì)量1.5%，Mn占總鋼水質(zhì)量9.8%，Ni占總鋼水質(zhì)量3.8%。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉后得到的材料采用保護(hù)渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經(jīng)常規(guī)加壓鍛軋成坯料，其鍛造比K-5，始軋溫度為1080'C，在此溫度保溫l小時(shí)，保溫時(shí)間到后，開(kāi)始軋鍛，終鍛軋溫度為8S(TC。4、坯料鍛軋件熱處理將O18咖的坯料8500kg裝電爐中，退火溫度為95(TC，升溫速度控制在16CTC/min，在95(TC時(shí)保溫60分鐘，保溫時(shí)間到后出爐空冷即可。實(shí)施例2本實(shí)施例述的303B易切削不銹鋼，按質(zhì)量百分比由下列組分組成C:O.11%、Mn:9.1%、Si:0.8%、P:0.03呢、S:O.19%、Cr:13.1°/。、Ni:3.2%、Cu:l.1%，其余為Fe及不可避免的微量雜質(zhì)。上述303B不銹鋼的制備依次經(jīng)過(guò)電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、冶煉-(1)電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時(shí)的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P(yáng)，直至P的含量占總鋼水質(zhì)量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質(zhì)量的0.11%，之后按照每噸原料加3公斤硅鐵粉的比例加入硅鐵粉，還原渣中的氧化鉻(Cr203)，脫O并去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質(zhì)量的13.1%，控制Si含量為總鋼水質(zhì)量的0.8%;還原期調(diào)S，同時(shí)使S的含量控制在占總鋼水質(zhì)量0.19%，去除硫化物夾雜。(2)在精煉爐精煉:初煉后的鋼水進(jìn)入VOD爐真空精煉，抽空時(shí)間8分鐘，真空度為1.4mbar，達(dá)到氧的含量26ppm、氫的含量2.3ppm。在出爐前20分鐘，根據(jù)爐中化學(xué)分析的數(shù)據(jù)補(bǔ)加Cu、Mn和Ni原料，分別控制Cu占總鋼水質(zhì)量1.l%，Mn占總鋼水質(zhì)量9.l%，Ni占總鋼水質(zhì)量3.2%。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉后得到的材料采用保護(hù)渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經(jīng)常規(guī)加壓鍛軋成坯料，其鍛造比1(=5.3，始軋溫度為110(TC，在此溫度保溫，保溫時(shí)間60分鐘，保溫時(shí)間到后，開(kāi)始軋鍛，終鍛軋溫度為930。C。4、坯料鍛軋件熱處理將①30mm的坯料9000kg裝電爐中，退火溫度為98CTC，升溫速度控制在15CTC/min，在980'C時(shí)保溫60分鐘，保溫時(shí)間到后出爐空冷后即可。本發(fā)明對(duì)常規(guī)生產(chǎn)工藝和過(guò)程不做詳細(xì)描述，詳細(xì)的具體方法和過(guò)程可結(jié)合上述生產(chǎn)方法和常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)施，所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員完全能夠?qū)嵤?quán)利要求1、一種不銹鋼303B，其特征在于所述的不銹鋼303B按質(zhì)量百分比由下列組分組成C0.08-0.15、Mn9.00-11.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni3.00-4.00、Cu1.00-2.00，其余為Fe及不可避免的微量雜質(zhì)。2、一種權(quán)利要求1所述的不銹鋼303B的制造工藝，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特征在于所述的電爐初煉和在精煉爐精煉步驟包括以下工藝(l)在電爐初煉以普通廢鋼為原料，在電爐初煉時(shí)的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P(yáng)，直至P的含量占總鋼水質(zhì)量^).03%;氧化期確保含碳量控制在總鋼水質(zhì)量的0.08-0.15°/。，之后加入還原劑；還原期調(diào)S，同時(shí)使S的含量占總鋼水質(zhì)量0.15-0.20%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐精煉初煉后的鋼水進(jìn)入VOD爐真空精煉，抽空時(shí)間不少于8分鐘，真空度不大于1.5mbar，達(dá)到氧的含量〈30ppm，氫的含量〈2.5ppm。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于所述的還原劑是硅鐵粉。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于所述的鋼錠澆注采用保護(hù)渣下注法澆注。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于在鍛軋成坯料時(shí)，鍛造比K》5,始軋溫度為1000-IIO(TC，在此溫度保溫40-60分鐘，保溫時(shí)間到后，開(kāi)始軋鍛，終鍛軋溫度為880°C-930'C。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于在壞料熱處理時(shí).退火溫度為930-980°C，升溫速度控制在100-180°C/min;在930-980'C時(shí)保溫，保溫時(shí)間40-60分鐘，保溫時(shí)間到后出爐空冷。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其制造工藝，其化學(xué)成分按質(zhì)量組成百分比由下列組分組成C0.08-0.15、Mn9.00-11.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni3.00-4.00、Cu1.00-2.00，其余為Fe及不可避免的微量雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法依次包括電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理。本發(fā)明含有一定量的Cu元素來(lái)保證耐蝕性，同時(shí)采用價(jià)格低廉的錳代替昂貴的鎳，成本比同類的產(chǎn)品降低20％以上，并且加工效率和加工后的表面光潔度大大優(yōu)于日本標(biāo)準(zhǔn)的SUS303，特別適用于制造各種品種規(guī)格的不銹鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬制品。文檔編號(hào)C21C5/00GK101435057SQ20081023638公開(kāi)日2009年5月20日申請(qǐng)日期2008年11月27日優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日發(fā)明者董增武申請(qǐng)人:江蘇利達(dá)不銹鋼有限公司