一種具有良好折彎外觀的鐵素體不銹鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼及其制造方法，適用于制作對 折邊外觀要求甚高的電梯、家電等。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵素體不鎊鋼，特別含碳、氮很低的鐵素體不鎊鋼具有優(yōu)良的耐蝕性、成形性和可 焊性，且具有高的產(chǎn)品性價比和漂亮的外觀，是世界重點發(fā)展并替代奧氏體不鎊鋼的資源 節(jié)約型產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于電梯、家電等領(lǐng)域。但對要求折彎成形的用途時，現(xiàn)有的鐵素體 不鎊鋼在大多數(shù)情況下的折彎外觀并不令人滿意，影響折彎外觀的主要因素為折彎后的表 面橘皮現(xiàn)象。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，對改善折彎外觀的鐵素體不鎊鋼的相關(guān)專利如下：
[0004] 日本專利JP2008274330(A)公開的一種鐵素體不鎊鋼，其成分重量百分比為： C《0. 01%，Si ;0. 03 ~0. 6%，Mn ;0. 1 ~0. 5%，P《0. 05%，S《0. 01%，化：20 ~25%, Ti ;0. 5 ~1. 0%，B ;0. 0005 ~0. 003%, N ;0. 015 ~0. 03%。
[0005] 中國專利CN98801478.5公開的一種鐵素體不鎊鋼，其成分重量百分比為；C: 0. 001 ~0. 015 %，Si《1. 0 %、Μη《1. 0 %，P《0. 05 %，S《0. 010 %，Cr ;8 ~30 %， A1《0. 08%, N ;0. 005 ~0. 015%, 0《0. 0080%, Ti《0. 25%, Ti/N > 12,佩和 V 含量 滿足（Nb+V) ;0. 05 ~0. 10%，并且 V/Nb ;2 ~5。
[0006] 日本專利JP10017999公開的一種鐵素體不鎊鋼，其成分重量百分比為： C《0. 02 %，N《0. 02 %，Si《2. 0 %，Μη《0. 8 %，Cr ;10 ~25. 0 %，Ni《1. 0 %， 燈i/48+Nb/93)/(C/12+N/14)〉l. 5 燈i+Nb)<0. 5%。
[0007] 日本專利JP 1986051012公開的一種鐵素體不鎊鋼，其成分重量百分比為： C《0. 02%，Si《1. 0%，Mn《1. 0%，Cr ;12 ~25. 0%，Cu ;0. 10 ~2. 0%，佩；0. 2 ~2. 0%。
[0008] 上述專利集中于深沖過程中深沖和表面抗起皺性能的研究。為改善鐵素體不鎊鋼 的成形性和抗起皺性能，通常采用佩、Ti雙穩(wěn)定或Ti單穩(wěn)定化設(shè)計，通過提高鑄昆的等軸 晶率、提高單道次粗社和精社壓下率、降低終社溫度和卷取溫度、增加熱社卷再結(jié)晶退火次 數(shù)、增大冷社壓下率、冷社退火等措施，來獲得有利的織構(gòu)W提高成形性。
[0009] 中國專利CN98801478. 5公開了 "深沖性和耐皺紋狀變形性良好的鐵素體不鎊鋼 及其制造方法"，該專利主要是通過在鐵素體不鎊鋼中添加佩、Ti穩(wěn)定化元素，來促進(jìn)TiN 的析出，且按Ti和N -定的乘積配比來控制，而TiN作為液相中的形核質(zhì)點促進(jìn)等軸晶的 形成，進(jìn)而改善最終的織構(gòu)，提高成形性。
[0010] 然而，上述專利所涉及的鋼種，主要涉及改善沖壓后鐵素體不鎊鋼的成形起皺處 理，并不是針對具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼及其制造方法，該 鐵素體不鎊鋼通過用Nb穩(wěn)定化和最佳熱處理工藝最大限度地控制鐵素體晶粒度來獲得滿 意的折彎外觀，所得成品鐵素體不鎊鋼內(nèi)晶粒尺寸《20 μ m。同時，由于送種不鎊鋼具有良 好的耐蝕性，且不含貴重合金元素，成本低。
[0012] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0013] 通過添加佩穩(wěn)定化元素和采用合理的熱社退火溫度和冷社退火溫度，顯著細(xì)化 了鐵素體不鎊鋼的晶粒尺寸；改善了鐵素體的耐點腐蝕性能。耐點腐蝕性能和耐大氣腐蝕 達(dá)到了 304的水平。通過化處理，脆性夾雜物改變?yōu)榈屠狱c塑形夾雜物。折邊開裂得W避 免。
[0014] 具體地，本發(fā)明的一種具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼，其化學(xué)成分重量百 分比為；C《0. 015 %，N《0. 020 %，Si ;0. 1 ~1. 0 %，Μη ;0. 1 ~1. 0 %，P《0. 030 %， S《0. 010 %，Cr ;18 ~22 %，Cu ;0. 30 ~0. 50 %，Ni《0. 30 %，佩；0. 3 ~0. 6 %，Α1 : 0. 005~0. 06%，Ca ;0. 0010~0. 005%，佩> 10(C+N)，其余為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0015] 進(jìn)一步，所述鐵素體不鎊鋼的晶粒尺寸《20 μ m。
[0016] 在本發(fā)明具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼的成分設(shè)計中：
[0017] 改善鐵素體不鎊鋼折彎表面橘皮現(xiàn)象的關(guān)鍵是細(xì)化晶粒。當(dāng)晶粒足夠細(xì)小時，折 彎導(dǎo)致的局部變形將被均勻分配到更多的晶粒之中，每個晶粒的變形相對減少，晶粒間的 相對滑移量減少，折彎處的表面更為平滑。一般而言，當(dāng)鐵素體不鎊鋼晶粒尺寸超過50 μ m 時，就會在后期加工過程中產(chǎn)生橘皮現(xiàn)象，一般可W接受的晶粒尺寸為30 μ m左右，但送對 電梯或家電等對外觀要求極為苛刻的應(yīng)用而言，仍然令人不夠滿意。因此有必要進(jìn)一步細(xì) 化晶粒尺寸。
[0018] 但是，一般鐵素體不鎊鋼在冷社退火處理時，晶粒長大傾向較大，鐵素體晶粒再結(jié) 晶后很快長大。對Ti穩(wěn)定化鐵素體不鎊鋼而言，TiN析出相尺寸為3-5um，對晶粒長大無貢 獻(xiàn)，而細(xì)小的析出相TiC在較高的退火溫度下發(fā)生溶解，也不能阻止晶粒長大。相反地，Nb 可用于有效地細(xì)化鐵素體晶粒，送可歸因于Nb(CN)和固溶Nb原子對晶界的釘扎作用。除 細(xì)化晶粒作用之外，Nb在鐵素體不鎊鋼中還具有多方面的有益作用，可W與鋼中的碳、氮間 隙原子結(jié)合形成穩(wěn)定的碳氮化合物，抑制了化23C6在晶界的析出，從而提高耐蝕性；Nb在 高溫下固溶于鐵素體基體中，通過固溶強(qiáng)化，可有效地提高鐵素體不鎊鋼高溫強(qiáng)度。本發(fā)明 充分利用佩元素的送些有益作用，發(fā)明了具有良好折彎性能的鐵素體不鎊鋼。
[0019] 此外，鉛的夾雜物對折邊外觀也具有重要影響。較大的夾雜物不僅導(dǎo)致鋼表面缺 陷，而且將導(dǎo)致折邊處微小裂紋。因此，在V0D真空冶煉時，應(yīng)采用長時間氮?dú)鈹埌杼幚?，?夾雜物上浮到渣中，W減少夾雜物含量；在連鑄時，應(yīng)創(chuàng)造夾雜物上浮的必要條件，嚴(yán)防二 次氧化；采用夾雜物變性處理，使夾雜物由脆性夾雜變?yōu)榈屠狱c的塑形夾雜。
[0020] 化；Cr是不鎊鋼中最主要的合金元素，隨著化含量的增加，不鎊鋼在氧化性酸介 質(zhì)中耐蝕性、在C1溶液中耐應(yīng)力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕能力均顯著提高。為保證所開發(fā)鐵素 體不鎊鋼具有良好的耐腐蝕性能，本發(fā)明中鐵素體不鎊鋼的化含量限制在18~22wt%。
[0021] 化；化可W提高不鎊鋼耐腐蝕性，顯著提高鐵素體不鎊鋼的冷成型性能，然而過 多的化容易在退火時W ε-化析出，導(dǎo)致冷加工性能和耐腐蝕性能的下降。因此，化含量 限制在0. 3~0. 5wt%。
[002引 Nb ;佩與C、N具有很強(qiáng)的化合作化一方面，通過形成穩(wěn)定的Nb佑腳化合物，防止 由于形成化的c化合物而引起的化濃度降低而導(dǎo)致的耐蝕性的下降，另一方面，Nb通過固 溶在鐵素體基體中，通過阻礙退火過程中鐵素體晶粒的快速長大，強(qiáng)烈細(xì)化鐵素體晶粒，從 而減少折彎過程中的橘皮現(xiàn)象。過高的Nb將導(dǎo)致Laves相化2佩的析出，導(dǎo)致性能惡化。 一般地，固定鋼中C、N原子所需的最少含量應(yīng)滿足；佩> 10(C+N)。由此確定佩；0. 3~ 0· 6wt %。
[0023] C :C在鐵素體不鎊鋼中為有害元素。由于合金中化含量很高，且鐵素體中C的溶 解度比奧氏體中低得多，因而容易在晶界上析出M23C6。如在高于800°C W上析出，多W顆 粒狀在晶界形成，對脆性影響不大；如在600~70(TC時，則多在晶界上W網(wǎng)狀析出，使合金 變脆。M23C6在晶界上W網(wǎng)狀的析出速度很快，不僅使合金變脆，且因晶界貧化而引起嚴(yán)重 的晶界腐蝕。因此，為改善鐵素體不鎊鋼的耐晶間腐蝕性能和初性，必須通過冶煉降低C含 量或采用強(qiáng)C、N化合物形成元素加 W固定。由于不可能完全將C去除，根據(jù)現(xiàn)有冶煉裝備 水平，規(guī)定C《0. 015wt%。
[0024] N;N作為有害的間隙元素，在鐵素體中的溶解度也很低，在合金化含量較高時，容 易生成化2N而降低鐵素體不鎊鋼的耐腐蝕性能和初性，因此，必須通過冶煉盡量去除。由 于不可能完全將N去除，根據(jù)現(xiàn)有冶煉裝備水平，規(guī)定N《0. 020wt %。
[00巧]Si ;Si在不鎊鋼中可用作脫氧劑、還原劑，能有效地提高不鎊鋼的高溫抗氧化性 能，所形成的夾雜物為塑性娃酸鹽夾雜，對拋光性能的不利影響較小。但過多的Si會導(dǎo)致 鋼的塑性下降。規(guī)定Si《1. Owt%。
[0026] Μη ;Mn為擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，在鐵素體不鎊鋼中過量的Μη會導(dǎo)致雙相組織而使加 工性能變差。規(guī)定Μη《1. Owt%。
[0027] P、S ;P、S在鋼中為雜質(zhì)元素，降低鋼的高溫塑性，在鐵素體不鎊鋼熱加工過程中， 易和其他因素一起作用而導(dǎo)致邊裂等缺陷。此外，S還會降低鐵素體不鎊鋼的耐點蝕性能。 因此，應(yīng)盡量降低其含量。
[0028] A1 ;鉛是種強(qiáng)脫氧劑.當(dāng)鋼中A1含量達(dá)到0. 005wt%時，即可起到脫氧作用，但當(dāng) 鉛含量過高時，容易出現(xiàn)氧化鉛夾雜導(dǎo)致結(jié)晶器水口堵塞和最終產(chǎn)品的表面鱗折缺陷，因 此規(guī)定A1含量在0. 005~0. 06wt%之間。
[0029] Ca;當(dāng)鋼中化含量超過O.OOlOwt%時，可W有效地使鎮(zhèn)鉛尖晶石類脆性夾雜變 性，形成塑形夾雜，改善表面拋光性能。但是化含量超過0. 0050wt%時，所形成的含巧夾雜 物將降低鐵素體不鎊鋼的耐腐蝕性能。因此，巧的含量為0. 0010~0. 0050wt%。
[0030] 本發(fā)明的一種具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼的制造方法，包括如下步驟： [00引]1)冶煉、鑄造
[0032] 鐵素體不鎊鋼，其化學(xué)成分重量百分比為；C《0. 015 %，N《0. 020 %， Si《1. 0%，Mn《1. 0%，P《0. 030%，S《0. 010%, Cr ;18 ~22%，Cu ;0. 30 ~0. 50%, Ni《0. 30%，佩；0. 3 ~0. 6%，A1 ;0. 005 ~0. 06%，Ca ;0. 0010 ~0. 005%，佩 > 10(C+N), 其余為化和不可避免的雜質(zhì)；按上述成分進(jìn)行冶煉并將鋼水德注成鑄昆；
[0033] 2)熱社、卷取
[0034] 將鑄昆加熱至1100~118(TC后進(jìn)行粗社，在750~85(TC完成精社，在600~ 65(TC進(jìn)行卷取，得鋼卷；
[0035] 3)開卷、退火、酸洗
[0036] 所得鋼卷開卷后得鋼帶，退火溫度950~loocrc，每毫米厚度鋼帶退火保溫時間 1 ~3min ;
[0037] 4)冷社
[0038] 冷社壓下量75 %~80 % ;
[0039] 5)再結(jié)晶退火
[0040] 退火溫度950~lOOCrC，每毫米厚度鋼帶退火保溫時間1~3min，鐵素體晶粒尺 寸《20 μ m，得到成品具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼。
[0041] 進(jìn)一步，步驟3)中，鋼帶在退火爐內(nèi)運(yùn)行速度25~40m/min。
[0042] 另，所得成品具有良好折彎外觀的鐵素體不鎊鋼的晶粒尺寸《20 μ m。所得成品具