專利名稱：一種中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵素體不銹鋼及其制造方法，具體涉及一種具有良好強(qiáng)塑性和耐 蝕性的中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
中鉻鐵素體不銹鋼中不含鎳或只加入少量的鎳，因而具有比奧氏體不銹鋼成本低 的優(yōu)勢，而且其耐氯離子腐蝕、耐點(diǎn)蝕等耐腐蝕性能優(yōu)良，熱膨脹系數(shù)小，越來越多地替代 304不銹鋼，應(yīng)用于制造耐用裝飾品、家電部件和廚房設(shè)備等。但是，普通的中鉻鐵素體不銹 鋼(典型鋼種為430)不僅成型性差，而且其強(qiáng)度和硬度也偏低。表1中列出了關(guān)于鐵素體不銹鋼的一些專利，其中日本專利JP 7268563A, JP 6002038 A和JP 1995109026 B2均為低鉻鐵素體不銹鋼。日本專利JP6033198 A、JP 2562740 B2和JP 10130786 A均涉及低碳(碳不大于0. 02% )中鉻鐵素體不銹鋼。日本 專利JP 2005089850 A涉及一種低碳(碳不大于0.03%)中鉻鐵素體不銹鋼，主要以鈦、鈮 作為穩(wěn)定化元素。專利JP 2756190 B2中除了加入鈦或釩外，還加入了鈷、鉈、鋁和鋯等合 金元素。另外，CN00800983.X是單加釩并控制釩氮溶度積的鐵素體不銹鋼，JP 10176223 A 中加釩和硼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種中鉻鐵素體不銹鋼的成分和工藝控制范圍，制造出具有 良好的強(qiáng)塑性、耐蝕性和橫向性能的中鉻鐵素體不銹鋼。本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C :0. 02 0.08，Si ≤ 1. Ο,Μη ≤ 1. 0，P ≤ 0. 05，S ≤ 0. 01，Cr 16 20，V :0· 05 0. 50，Ν :0· 005 0. 05， Al ≤ 0. 10，Ni ≤ 0. 5，0 ≤ 0. 010，Ca ≤ 0. 005，另可加 Ti ≤ 0. 30 和 / 或 Nb ≤ 0. 30，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。以下是各化學(xué)成分的作用及其具體說明碳碳易與鉻反應(yīng)形成鉻的碳化物如Cr23C6和Cr7C3等，而且碳含量越高，碳與鉻 形成鉻的碳化物的可能性也越大，鉻的碳化物的形成會在鋼中形成貧鉻區(qū)，使鋼的耐蝕性 大大下降。要避免形成這些化合物，一方面是降低鋼中的碳，另一方面添加鈮、釩和鈦等強(qiáng) 碳化物形成元素，鈮、釩和鈦的加入使碳優(yōu)先形成化合物，避免或減少形成鉻的化合物。一 般地，隨著含碳量的提高，鋼的強(qiáng)度上升，成型性下降。因此，本發(fā)明中將碳控制在0.02 0. 08%。硅硅是主要作為脫氧劑加入到鋼中，硅同時也是一種合金元素，起固溶強(qiáng)化作 用，并在提高抗高溫氧化性能方面有明顯的作用。但是，鋼中硅含量高時延展性會變差，因 此從提高鐵素體不銹鋼的可加工性考慮，其含量控制在不大于1 %的范圍之內(nèi)。錳錳既是脫氧元素又是固溶強(qiáng)化元素。錳含量提高會顯著提高鋼的強(qiáng)度，但也會 降低鋼的塑性，因此其含量控制在不大于的范圍內(nèi)。
磷磷是有害元素，因此根據(jù)生產(chǎn)控制水平盡量地降低。硫硫也是一種有害元素。硫化物在鋼中不僅會產(chǎn)生熱脆，而且會降低鋼的耐蝕 性。硫容易和錳反應(yīng)生成硫化錳，它是一種塑性非常好的夾雜物，經(jīng)過加工后呈長條狀存 在，會嚴(yán)重地影響鋼板的橫向性能。通常硫的含量控制在低于0.01%，以避免硫的有害影 響。鉻鉻很大程度上決定了不銹鋼的耐蝕性，本發(fā)明專利的鉻含量控制在16 20% 范圍內(nèi)。鉻含量過高時，一方面會明顯提高成本，另一方面可制造性會變差。氮氮和碳一樣也是一種間隙原子，氮也是一種有益的元素，具有固溶強(qiáng)化等作 用。當(dāng)鋼中加入強(qiáng)氮化物形成元素例如鈮、釩和鈦時容易形成鈮、釩和鈦的氮化物或者碳氮 的復(fù)合化合物。如果鋼中氮含量過高，則氮與鈦等生成化合物的溫度提高，形成的顆粒會很 粗大，這樣會損害鋼的延展性。因此，將氮的加入量控制在0. 005 0. 05%。釩釩也是強(qiáng)碳、氮化合物的形成元素，釩和氮生成氮化釩的溫度比氮化鈦要低， 約在1000°C左右，因而受熱軋工藝的影響較大。反過來說，基于氮化釩的析出特點(diǎn)，通過控 制熱軋工藝可以實(shí)現(xiàn)氮化釩以細(xì)小彌散狀態(tài)析出，從而達(dá)到氮化釩的彌散強(qiáng)化目的。鋁鋁是一種強(qiáng)脫氧元素，以鋁脫氧可以有效地降低鋼中的氧含量，鋼中氧含量低 可以減少鋼中的氧化物夾雜，提高合金元素的收得率。鋼中最高加入0.1 %的鋁完全能夠滿 足脫氧的要求，過多的鋁在鋼水澆鑄過程中容易發(fā)生水口堵塞。鈣由于硫在鋼中形成硫化錳夾雜，塑性極好的硫化錳經(jīng)過加工后呈長條狀會嚴(yán) 重?fù)p害鋼板的橫向性能。經(jīng)過鈣處理可以改變硫化物的形狀，使得硫化物呈細(xì)小的顆粒狀 或球形夾雜存在。在鋁脫氧鋼中，鈣還可以改變Al2O3的結(jié)構(gòu)。鈣處理必須確保向鋼中加入 足夠量的鈣，鈣加入量不夠，形成高熔點(diǎn)的夾雜物，澆鑄時容易造成水口堵塞；鈣含量過高 時，也容易形成高熔點(diǎn)的CaS，影響澆鑄性能。鈮鈮是強(qiáng)碳、氮化合物的形成元素，鈮也會固溶于基體中，起固溶強(qiáng)化作用。鋼中 加入適量的鈮有利于提高鋼的成型性，特別是改善鋼的各向異性，而且也可以避免因加入 過多的鈦而帶來生產(chǎn)上的麻煩，例如連鑄時堵塞水口、惡化表面質(zhì)量等。鈮的析出相和固溶 的鈮均可以提高鋼的強(qiáng)度，但加入較多的鈮會顯著地提高鋼的再結(jié)晶溫度。因此，鈮的加入 量不超過0. 30%。鈦鈦也是一種強(qiáng)碳、氮化合物的形成元素，鈦能夠固定碳、氮原子有利于提高成 型性和耐蝕性，鈦的析出特別是細(xì)小彌散的析出相有利于提高鋼板的強(qiáng)度。但是，過高含量 的鈦不僅會提高生產(chǎn)成本，而且由于生成粗大顆粒的氮化鈦會損害鋼板的成型性和表面質(zhì) 量，含鈦超過0. 30 %的鋼的生產(chǎn)難度較大。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法，具體是，鋼坯或 連鑄坯在1000 1250°C溫度范圍內(nèi)加熱，熱軋板不經(jīng)過退火或經(jīng)過750 1050°C溫度范 圍內(nèi)的退火。熱軋板或熱軋退火板在經(jīng)過酸洗后直接使用。經(jīng)過酸洗的鋼板也可以進(jìn)一步 進(jìn)行冷軋，冷軋過程中可以進(jìn)行中間退火或不進(jìn)行中間退火，中間退火和最終成品退火溫 度在750 1100°C之間。本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明的成分設(shè)計和工藝控制方法，生產(chǎn)出具有良好的強(qiáng)塑性、耐蝕性和橫 向性能的鋼板，能夠滿足家電和制品的需求。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C 0. 02 0. 08 ；Si 彡 1. 0 ；Mn 彡 1. 0 ；P 彡 0. 05 ；S 彡 0. 01 ；Cr 16 20 ；V 0. 05 0. 50 ；N 0. 005 0. 05 ；Al ^ 0. 10 ；Ni 彡 0. 5 ；0 彡 0. 010 ；Ca 彡 0. 005 ；Ti 彡 0. 30 ；Nb 彡 0. 30 ；余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法包括以下步驟鋼坯或連鑄坯加熱，加熱溫度在1000 1250°C之間；熱軋；熱軋退火，退火溫度在750 1050°C之間；酸洗；冷軋，冷軋壓下率不低于45% ；冷軋退火，退火溫度在750 1100°C之間；酸洗。根據(jù)需要，可以在冷軋退火后重復(fù)進(jìn)行冷軋、退火和酸洗一次或多次。參見表2，其示出了根據(jù)本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的不同實(shí)施例的化學(xué)組成成 分。參見表3，其示出了本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法以及性能，各實(shí)施例與 表2中的實(shí)施例一一對應(yīng)。下面結(jié)合表2和表3詳細(xì)地描述本發(fā)明的不同實(shí)施例實(shí)施例1化學(xué)成分中添加了 Ti 0. 12。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為900°C，卷取溫度 為 750 0C ；熱軋退火900 0C X6min。實(shí)施例1-1化學(xué)成分同實(shí)施例1。方法同實(shí)施例1，另還包括步驟冷軋兩軋程，冷軋壓下率為45% +60% ；中間退 火950 0C X6min ；最終退火950 °C X6min。實(shí)施例1-2化學(xué)成分同實(shí)施例1。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1000°C ；熱軋，終軋溫度為800°C，卷取溫度 為750°C ；熱軋退火900°C X6min ；冷軋兩軋程，冷軋壓下率為45% +60% ；中間退火 9500C X6min ；最終退火750°C XlOmin0實(shí)施例2方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為900°C，卷取溫度 為 750 0C ；熱軋退火750 0C X20h。實(shí)施例3化學(xué)成分中添加了 Nb :0. 12。
方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為900°C，卷取溫度 為 720 0C ；熱軋退火900 0C X6min。實(shí)施例3-1化學(xué)成分同實(shí)施例3。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為900°C，卷取溫度 為720°C ；熱軋退火900°C X6min ；冷軋冷軋壓下率為75% ；退火900°C X6min。實(shí)施例4化學(xué)成分中添加了 Ti 0. 03。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為950°C，卷取溫度 為 800 0C ；熱軋退火800 0C X20h。實(shí)施例5化學(xué)成分中添加了Ti 0. 30 ；Nb 0. 05。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為850°C，卷取溫度 為 750 0C ；熱軋退火900 0C X6min。實(shí)施例6化學(xué)成分中添加了Ti 0. 02 ；Nb 0. 30。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為850°C，卷取溫度 為 750°C ；熱軋退火1050°C X5min。實(shí)施例6-1化學(xué)成分同實(shí)施例6。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為850°C，卷取溫度 為750°C ；冷軋冷軋壓下率為78% ；退火1050°C X5min。實(shí)施例6-2化學(xué)成分同實(shí)施例6。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1200°C ；熱軋，終軋溫度為850°C，卷取溫度 為750°C ；冷軋冷軋壓下率為78% ；退火850°C XlOmin0實(shí)施例7方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為1000°C，卷取溫度 為 850 0C ；熱軋退火900 0C X6min。實(shí)施例8化學(xué)成分中添加了 Ti 0. 10。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1150°C ；熱軋，終軋溫度為850°C，卷取溫度 為 700 0C ；熱軋退火950 0C X6min。實(shí)施例9方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為1000°C，卷取溫度 為 850 0C ；熱軋退火850 0C X20h。實(shí)施例9-1化學(xué)成分同實(shí)施例9。方法同實(shí)施例9，另包括步驟冷軋冷軋壓下率為70% ；退火900°C X6min。
實(shí)施例10化學(xué)成分中添加了 Nb :0. 30。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1250°C ；熱軋，終軋溫度為950°C，卷取溫度 % 8000C ；熱軋退火1000°C X6min。實(shí)施例10-1化學(xué)成分同實(shí)施例10。方法如下鋼坯或連鑄坯加熱溫度為1150°C ；熱軋，終軋溫度為900°C，卷取溫度 為8000C ；冷軋冷軋壓下率為65% ；退火=IlOO0C X4min。主要工藝參數(shù)的影響加熱鋼坯或連鑄坯在1000 1250°C溫度范圍內(nèi)加熱并保溫足夠的時間，使鋼中 的顯微組織充分均勻化，保證鋼坯或連鑄坯在熱軋時有足夠的延展性。采用較高的加熱溫 度，在加熱時大顆粒的夾雜物如氮化鈦夾雜物等會有部分溶解，并在其后的熱軋和冷卻過 程中析出較為細(xì)小彌散的析出相，有利于改善析出強(qiáng)化效果，提高塑性。熱軋退火在750 1050°C的溫度范圍內(nèi)退火，使得熱軋后的組織基本上完成再 結(jié)晶，消除加工硬化。冷軋及冷軋退火冷軋總壓下率不低于45%。當(dāng)采用冷軋中間退火時，退火前后 的冷軋總壓下率均不低于45%，以保證退火前鋼板中儲存足夠的畸變能和變形的均勻性。 當(dāng)壓下率較低時，可能會因變形不均勻在退火以后產(chǎn)生混晶。冷軋板的中間退火和最終退 火溫度介于750 1100°C。最終退火完成后，鋼中鐵素體完成再結(jié)晶和晶粒長大。最終，在成品鋼板上取橫向試樣，試樣按JIS 5#加工，即標(biāo)距長度為50mm。由表3可見，實(shí)施例成品樣板的強(qiáng)度均大于350MPa，延伸率均大于25%，具有較高 的強(qiáng)度、良好的塑性，能夠滿足家電和制品等的深沖加工要求，而且具有生產(chǎn)成本低、工藝 易于控制等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種中鉻鐵素體不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C 0. 02 0. 08 ；Si ≤ 1. 0 ；Mn ≤ 1. 0 ；P ≤ 0. 05 ；S ≤ 0. 01 ； Cr 16 20 ；V 0. 05 0. 50 ；N 0. 005 0. 05 ；Al ≤ 0. 10 ； Ni ≤ 0. 5 ；0 ≤0. 010 ；Ca ≤ 0. 005 ；余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中鉻鐵素體不銹鋼，其特征在于，該不銹鋼還包括Ti ^ 0. 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中鉻鐵素體不銹鋼，其特征在于，該不銹鋼還包括Nb ^ 0. 30。
4.一種制造權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的中鉻鐵素體不銹鋼的方法，其包括步驟a.鋼坯或連鑄坯加熱，加熱溫度在1000 1250°C之間；b.熱軋；c.酸洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟c之前還包括步驟熱軋退火，退 火溫度在750 1050°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步驟c之后還包括步驟d.冷軋；e.退火，退火溫度在750 1100°C之間；f.酸洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟f之前可重復(fù)一次或多次步驟 d 禾口 e。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述冷軋的壓下率不低于45%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種中鉻鐵素體不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C0.02～0.08；Si≤1.0；Mn≤1.0；P≤0.05；S≤0.01；Cr16～20；V0.05～0.50；N0.005～0.05；Al≤0.10；Ni≤0.5；O≤0.010；Ca≤0.005；另可加Ti≤0.30和/或Nb≤0.30，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供一種中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法，包括a.鋼坯或連鑄坯加熱，加熱溫度在1000～1250℃之間；b.熱軋；c.退火和酸洗；d.冷軋；e.退火和酸洗。通過采用本發(fā)明的成分設(shè)計和制造方法，生產(chǎn)出具有良好的強(qiáng)塑性、耐蝕性和橫向性能的鋼板，從而滿足家電和制品的加工需要。
文檔編號C21D1/26GK102041452SQ20091019763
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者孫全社, 張鑫 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司