專利名稱：可用于鐵磁性部件的含硫鐵素體不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可用于鐵磁性部件的含硫鐵素體不銹鋼。
該鐵素體不銹鋼是由確定的組成表征的，其鐵素體結構是當其組合物被軋制并冷卻后，通過退火熱處理使它們具有所述的結構而特別保證的。
在鐵素體不銹鋼的龐大家族中，我們指的是特別按照其鉻和碳的含量所定義的-可能含有高達0.17％碳的鐵素體不銹鋼。在其熔融冷卻后，這些鋼具有奧氏鐵素體兩相結構。但盡管碳含量高，在退火后它們也可以被轉化為鐵素體不銹鋼。
-鉻含量約為11或12％的鐵素體不銹鋼。它們與含有12％鉻的馬氏體鋼十分相似，區(qū)別在于它們相對低的碳含量。
當鋼被熱軋時，可能含有兩相，即鐵素體和奧氏體結構。例如，如果冷卻是強有力的，則最終結構為鐵素體和馬氏體結構。如果冷卻較慢，則奧氏體部分分解為鐵素體和碳化物，但由于碳含量比周圍基體高，熱的奧氏體比鐵素體溶有更多的碳。在這兩種情況下，必須對熱軋和冷卻后的鋼進行回火或退火操作，從而產生完全的鐵素體結構。回火可以在約為820℃的溫度下進行，該溫度低于α→γ的溫度Acl，從而析出碳化物。
在打算應用其磁性能的鐵素體鋼領域中，通過限制其碳化物的量來得到鐵素體結構，并且因此而在這一領域中開發(fā)的鐵素體不銹鋼的碳含量低于0.03％。
可應用其磁性能的鋼是已知的，例如文獻US 5 769 974中給出的那些鋼，該文獻公開了一種生產耐腐蝕的鐵素體鋼，并且能夠減小所述鋼的矯頑磁場值的方法。但所給出的組成范圍很寬，并且沒有定義一個范圍來優(yōu)化用于鐵磁性部件時所需要的性能。用于這種方法的鋼是一種再硫化類型的鋼。但應用該方法得到的含硫鋼對腐蝕很敏感。
另外已知的是專利US 5 091 024，其中公開了一種由合金形成的耐腐蝕的磁性制品，其中的合金主要由低碳含量和低硅含量的組合物組成，即其碳含量和硅含量分別低于0.03％和0.5％。但在磁領域中，為了增加材料的電阻率并減少渦流，鋼中硅含量高是很重要的。
另外已知的是專利FR 94/06590，它涉及針對機加工領域應用的具有改善的機械加工性能的鐵素體鋼，但所給出的組成范圍很寬，且沒有定義一個范圍來優(yōu)化鐵磁性部件所需要的性能。
本發(fā)明的目的是給出一種鐵素體結構的含硫不銹鋼，其具有高的磁性能，可用于磁性部件，具有很好的機械加工性能和耐腐蝕性能。
本發(fā)明的主題是一種可用于鐵磁性部件的含硫鐵素體不銹鋼，其特征在于其重量組成如下C≤0.030％1.0％＜Si≤3％0.1％＜Mn≤0.5％10％≤Cr≤13％0％＜Ni＜1％0.03％＜S＜0.5％0％＜P≤0.030％0.2％＜Mo≤2％0％＜Cu≤0.5％0％＜N≤0.030％0％＜Ti≤0.5％0％＜Nb≤1％0％＜Al≤100×10-4％30×10-4％＜Ca≤100×10-4％50×10-4％＜O≤150×10-4％-鈣含量與氧含量的比Ca/O為0.3≤Ca/O≤1
余量為鐵以及來自于鋼熔化的不可避免的雜質。
本發(fā)明的其它特征為-該鋼含有鈣長石和/或假硅灰石和/或鈣鋁黃長石類的石灰鋁硅酸鹽夾雜物，以及鉻和錳硫化物類的夾雜物；-優(yōu)選地，鋼的重量組成中含有在1.5％和2％之間的硅含量；-優(yōu)選地，鋼的重量組成中含有在11.8％和13％之間的鉻含量；-優(yōu)選地，鋼的重量組成中含有在0.10％和0.5％之間，更具體地優(yōu)選為0.10％和0.30％之間的硫含量；-優(yōu)選地，鋼的重量組成中含有在0.4％和1％之間的鉬含量；-優(yōu)選地，鋼的重量組成中含有小于或等于0.3％的錳含量。
本發(fā)明還涉及一種生產由鐵素體鋼形成的部件的方法，其中鐵素體鋼的重量組成符合本發(fā)明，并且可以在熱軋和冷卻后，在任選的退火熱處理后或不經退火熱處理，進行調整其斷面的拉伸或拉絲類操作。
隨后，拉伸或拉絲后的鋼可以進行補充的重結晶步驟，從而完善部件的磁性能。
下面的描述以及唯一的附圖即

圖1，只是以非限定性實例的方式給出的，以使本發(fā)明清楚易懂。
圖1是一個三元相圖，給出了石灰鋁硅酸鹽夾雜物的基本組成。
本發(fā)明涉及一種具有如下一般組成的鋼C≤0.030％1.0％＜Si≤3％0.1％＜Mn≤0.5％10％≤Cr≤13％0％＜Ni＜1％0.03％＜S＜0.5％0％＜P≤0.030％0.2％＜Mo≤2％0％＜N≤0.030％
0％＜Ti≤0.5％0％＜Nb≤1％0％＜Al≤100×10-4％30×10-4％＜Ca≤100×10-4％50×10-4％＜O≤150×10-4％余量為鐵以及鋼熔化過程中不可避免的雜質。
這樣由窄范圍定義的組成可以獲得用于鐵磁性部件時所必須的性能。
從治金角度來看，在鋼組成中所含有的一些元素有利于出現(xiàn)體心立方結構的鐵素體相。這些元素被稱為α-誘導元素。具體包括鉻和鉬。其它元素，稱為γ-誘導元素，有利于出現(xiàn)面心立方結構的γ-奧氏體相。這些元素有鎳、碳和氮。因此必須減少這些元素的含量，也正是由于這些原因，本發(fā)明的鋼的組成中碳少于0.03％，鎳少于1％，氮少于0.030％。
碳對腐蝕性能和機械加工性能是有害的。通常，其析出必須少，因為從磁性能的角度來看，它們形成Bloch壁移動的障礙物。
關于其它組成元素，鎳和錳，由于工業(yè)規(guī)模的鋼熔融，它們僅是一些殘余元素，需要減少甚至消除這些元素。
鈦和/或鈮形成化合物，包括碳化鈦和/或碳化鈮，從而防止形成碳化鉻和氮化鉻。因此它們對耐腐蝕有利，特別是當需要焊接來生產磁性部件時，有利于耐焊接腐蝕。
以硫化物形式存在的硫有利于切屑碎裂，能提高機加工工具的壽命。但以硫化錳形式存在時，它會降低耐腐蝕性能。當以鉻錳硫化物形式引入并且其中鉻占主導地位時，則保留了其對機械加工性能的益處，并大大降低了其對耐腐蝕性能的不利影響。
需要硅來增加鋼的電阻率，從而減少渦流，并有利于耐腐蝕，含量大于1.5％是優(yōu)選的。
本發(fā)明的鋼也可以含有0.2％-2％的鉬，該元素可提高耐腐蝕性能，并有利于鐵素體的形成。
在其應用領域中，鐵素體不銹鋼存在機械加工性能的問題。
這是因為鐵素體鋼的一個主要缺點是其切屑的形狀很差。它們產生長的纏繞在一起的切屑，這些切屑很難斷裂。這一缺點在切屑受限制的機加工模式中會變得極為不利，例如在深鉆或切割(parting off)時。
按照本發(fā)明，減輕鐵素體鋼機加工問題的一種解決方案是向其組成中引入硫。按照本發(fā)明，含硫的鐵素體不銹鋼在其重量組成中還含有至少30×10-4％的鈣和至少50×10-4％的氧。
以受控的和故意的方式引入鈣和氧，使其滿足關系式0.3≤Ca/O≤1，有利于在鐵素體鋼中形成石灰鋁硅酸鹽類的塑性氧化物，如圖1所示，該圖是Al2O3/SiO2/CaO的三元相圖，塑性氧化物選自鈣長石-鈣鋁黃長石-假硅灰石三相點的區(qū)域內。
鈣和氧的存在限制了亞鉻酸鹽、氧化鋁或硅酸鹽類的硬磨料夾雜物的形成。另一方面，本發(fā)明的鋼中存在石灰鋁硅酸鹽夾雜物有利于切屑碎裂，并提高了切割工具的壽命。
已經發(fā)現(xiàn)向鐵素體結構的鋼中引入鈣基氧化物替代現(xiàn)存的硬氧化物，只能輕微改變鐵素體鋼的磁性特性。
低錳含量有利于形成其中鉻為主要或主導組分的錳-鉻硫化物夾雜物，因而可大大提高在氯化物介質中的耐點蝕性能。
在鐵素體鋼中所謂的塑性氧化物和硫化物的存在，還在拉伸和拉絲領域有優(yōu)勢。
這是因為塑性夾雜物能夠在軋制方向上變形，而硬氧化物卻保持為顆粒形狀。
在拉絲領域，對小直徑的鐵素體鋼絲來說，按照本發(fā)明選擇的夾雜物主要降低了拉絲的斷裂程度。
在另一應用領域，如拋光操作，硬的夾雜物會在鐵素體鋼中結殼，并形成表面溝紋。
本發(fā)明的鐵素體鋼，含有塑性石灰鋁硅酸鹽夾雜物以及錳-鉻硫化物，可以更容易地被拋光，從而獲得改善的拋光表面光潔度。
鋼可以用電熔法熔煉，然后連續(xù)澆鑄形成鋼坯。
然后鋼坯進行熱軋，從而形成例如線材或棒材。
可以進行退火，以確保對產品進行的冷轉化操作，如拉伸和拉絲，但這不是必須的。
鋼可以進行補充的重結晶退火，以恢復和完善磁性能。然后可以進行表面處理。
在一個應用實施例中，本發(fā)明的三種鋼由鋼1、鋼2和鋼3表示，與四種對比鋼A，B，C，D一起被熔煉，其組成由下表1給出。
表1
這些鋼按下列過程轉化為直徑10mm的棒材-熱軋11mm圓鋼；-退火，鋼3除外；-拉伸到10mm的直徑；-最后退火-矯直并研磨。然后從磁性能、機械加工性能和腐蝕性能對它們進行表征。
本發(fā)明的鋼1、2和3比對比鋼A、B和D具有更好的磁性能，如下表2所示。
表2
這些性能是由于低的附加元素含量，具體是由于鉻含量約為12％，而硫含量相對中等。
鋼1、2和3表現(xiàn)出很好的易切削機加工性能，這歸功于硫含量以及由于鈣和氧含量導致的石灰鋁硅酸鹽夾雜物的存在這兩者的組合。
鋼1、2和3在耐腐蝕方面表現(xiàn)很好，盡管它們的鉻含量低，由下表3可以看出，由于它們相對受限制的硫含量以及低的錳含量，有利于富含鉻的硫化物的存在。
表3
總之，本發(fā)明的鋼是由窄的組成范圍定義的，用以優(yōu)化通常不相容的性能優(yōu)異的磁性能和機加工性能，同時由于其相對低的硫含量，在耐腐蝕方面也表現(xiàn)良好，由于其鈣和氧含量以及石灰鋁硅酸鹽夾雜物的存在，彌補了其機械加工性能問題，以及低的錳含量有利于富含鉻的硫化物的存在。
本發(fā)明的鋼具體可用于生產鐵磁性部件，如電磁閥部件，用于直接燃料噴射系統(tǒng)的噴嘴部件，機動車領域的中控門鎖部件，或用于其它需要感應器或磁芯類部件的應用。為片狀時，它可以用于電流互感器或磁屏蔽(magnetic screening)。
權利要求
1.可用于鐵磁性部件的鐵素體不銹鋼，其特征在于其重量組成為C≤0.030％1.0％＜Si≤3％0.1％＜Mn≤0.5％1 0％≤Cr≤13％0％＜Ni＜1％0.03％＜S＜0.5％0％＜P≤0.030％0.2％＜Mo≤2％0％＜Cu≤0.5％0％＜N≤0.030％0％＜Ti≤0.5％0％＜Nb≤1％0％＜Al≤100×10-4％30×10-4％＜Ca≤100×10-4％50×10-4％＜O≤150×10-4％鈣含量和氧含量的比Ca/O為0.3≤Ca/O≤1余量為鐵以及來自于鋼熔化的不可避免的雜質。
2.權利要求1的鋼，其特征在于該鋼含有鈣長石和/或假硅灰石和/或鈣鋁黃長石類的石灰鋁硅酸鹽夾雜物以及鉻和錳硫化物類的夾雜物。
3.權利要求1或2的鋼，其特征在于其重量組成中還含有在1.5％和2％之間的硅含量。
4.權利要求1-3中任意一項的鋼，其特征在于其重量組成中還含有在11.8％和13％之間的鉻含量。
5.權利要求1-4中任意一項的鋼，其特征在于其重量組成中還含有在0.10％和0.5％之間的硫含量。
6.權利要求5的鋼，其特征在于其重量組成中還含有在0.10％和0.3％之間的硫含量。
7.權利要求1-6中任意一項的鋼，其特征在于其重量組成中還含有在0.4％和1％之間的鉬含量。
8.權利要求1-7中任意一項的鋼，其特征在于其重量組成中還含有少于0.3％的錳含量。
9.一種生產由權利要求1-8中任意一項的鐵素體鋼形成的部件的方法，其特征在于，在熱軋和冷卻后，在任選的退火熱處理之后或不經退火熱處理，對鋼進行調整其斷面的拉伸或拉絲類操作。
10.權利要求9的方法，其特征在于拉伸或拉絲后的鋼可以隨后進行補充的重結晶退火處理，以完善所述部件的磁性能。
全文摘要
可用于鐵磁性部件的鐵素體不銹鋼，其特征在于其重量組成為C≤0.030％；1.0％＜Si≤3％；0.1％＜Mn≤0.5％；10％≤Cr≤13％；0％＜Ni＜1％；0.03％＜S＜0.5％；0％＜P≤0.030％；0.2％＜Mo≤2％；0％＜Cu≤0.5％；0％＜N≤0.030％；0％＜Ti≤0.5％；0％＜Nb≤1％；0％＜Al≤100×10
文檔編號C22C38/60GK1424422SQ0215282
公開日2003年6月18日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權日2001年11月26日
發(fā)明者C·博金, D·塞爾達, M－C·奧蘭迪, B·波勒特, B·特圖, C·特羅姆伯特, C·維古特－卡林 申請人:于西納公司