專利名稱：具有優(yōu)良成形性的鐵素體不銹鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵素體不銹鋼板，它可壓制成形為一種沒有諸如差的圓度和撓曲的預(yù)定外形，并可二次成形為一種具有良好熱擠性能的最終外形，還涉及其制造方法。

背景技術(shù)：
鐵素體不銹鋼，以SUS430或SUS430LX表示，至今業(yè)已用于各種不同領(lǐng)域，例如，耐用生活消費(fèi)品，這是由于與奧氏體不銹鋼(它含有的Ni是一種價(jià)格昂貴的元素)相比，它們具有良好的耐蝕性且更為便宜。隨著其應(yīng)用的發(fā)展，壓制成形一種鐵素體不銹鋼板為一種產(chǎn)品外形的條件變得越來越嚴(yán)格。舉例來說，壓制成形的鋼板經(jīng)常進(jìn)行二次成形以進(jìn)行孔翻邊。隨著其應(yīng)用的發(fā)展，強(qiáng)烈需要提供一種新的鐵素體不銹鋼板，它相對(duì)于傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼板具有非常優(yōu)良的可成形性，且可成形為即便在苛刻條件下也沒有缺陷的產(chǎn)品外形。
對(duì)于鐵素體不銹鋼板的成形，業(yè)已有許多的報(bào)導(dǎo)。具有代表性的改進(jìn)是同時(shí)添加Ti和Nb，以穩(wěn)定作為碳氮化物存在的已經(jīng)溶解的C和N。而且，JP2000-192199A給出了鎂夾雜物(它對(duì)于抗起皺是有效的)在含Ti和Nb的鐵素體不銹鋼中的分布。JP8-26436B給出了添加有Ti和Nb的熱軋條件的組合，它們?cè)O(shè)計(jì)成用來改善作為可成形性指數(shù)的蘭克福特(Lankford)值(r)。
初成形不銹鋼板(它將用來成形為最終外形)的形狀凍結(jié)性和二次成形性，同Lankford值(r)和抗起皺性一樣，也是重要的因數(shù)。
鐵素體不銹鋼板相對(duì)于奧氏體不銹鋼板，通常具有差的可成形性。特別地，它明顯降低處于初成形狀態(tài)的厚度，而且厚度降低是各向異性的。其結(jié)果是，當(dāng)所述鐵素體不銹鋼板壓制成形為圓柱外形時(shí)，尺寸精度如圓度隨著苛刻的成形條件而變得更差。處于初成形狀態(tài)的厚度偏量會(huì)導(dǎo)致二次可成形性如孔翻邊(hole-extruding)的嚴(yán)重退化。
對(duì)于鐵素體不銹鋼板在壓制成形狀態(tài)能夠保持高的尺寸精度(例如，圓度、平直度和抗撓曲)以及二次成形性的情形，廉價(jià)的鐵素體不銹鋼板替代昂貴的奧氏體不銹鋼板用作部件或元件，從苛刻的成形條件來看，奧氏體是不得已要使用的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵素體不銹鋼板，通過控制分散在鋼基質(zhì)中沉淀物的顆粒尺寸和分布而改善其尺寸精度和在壓制成形狀態(tài)的二次成形性能。
本發(fā)明提出了一種新的鐵素體不銹鋼板，它含有0.02質(zhì)量％或更低的C、0.8質(zhì)量％或更低的Si、1.5質(zhì)量％或更低的Mn、0.050質(zhì)量％或更低的P、0.01質(zhì)量％或更低的S、8.0-35.0質(zhì)量％的Cr、0.05質(zhì)量％或更低的N、0.05-0.40質(zhì)量％的Ti、0.10-0.50質(zhì)量％的Nb、非必要的選自0.5質(zhì)量％或更低的Ni、3.0質(zhì)量％或更低的Mo、2.0質(zhì)量％或更低的Cu、0.3質(zhì)量％或更低的V、0.3質(zhì)量％或更低的Zr、0.3質(zhì)量％或更低的Al和0.0100質(zhì)量％或更低的B中的一種或多種、和除了不可避免雜質(zhì)外余量為Fe，且(％Ti×％N)的乘積小于0.005。其金相結(jié)構(gòu)定義為除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000-50000/mm2的比例進(jìn)行分布。
所述鐵素體不銹鋼板是按下述方法制造的 將一種具有預(yù)定組成的熔融鋼鐵澆鑄為一個(gè)板坯。將所述板坯在800℃或更低的終點(diǎn)溫度熱軋為鋼板，并在450-1080℃進(jìn)行退火。退火后的熱軋鋼板進(jìn)行酸洗，并進(jìn)行冷軋，同時(shí)伴隨有至少一個(gè)中間退火步驟，其溫度范圍在(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度-100℃)至(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度)之間。所述冷軋鋼板最后在1080℃或更低的溫度下進(jìn)行最終退火。
所述熱軋鋼板可進(jìn)行裝箱退火，持續(xù)一小時(shí)或更短的預(yù)定時(shí)間。所述中間退火和所述最終退火，可在連續(xù)退火爐中進(jìn)行，持續(xù)一分鐘或更短時(shí)間。



圖1是用來解釋一種由多層壓機(jī)圓柱地形成的鋼板圓度的示意圖。

具體實(shí)施例方式 為了改善尺寸精度(例如，圓度、平直度和撓曲)，本發(fā)明人已經(jīng)從不同的方面對(duì)鐵素體不銹鋼板的制造條件進(jìn)行了研究和檢查，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)壓制成形鋼板的圓度和二次成形性相當(dāng)程度地受退火狀態(tài)中TiN和其它沉淀物的形狀和分布的影響?；谶@些發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人推測(cè)通過適當(dāng)?shù)乜刂扑龀恋砦锏男螤詈头植?，一些目?biāo)性能可以賦加到鐵素體不銹鋼板之上。形成所述沉淀物為適合于此目的的形狀和分布，可通過向鐵素體不銹鋼中以大于穩(wěn)定C和N作為碳氮化物計(jì)量比的數(shù)值添加Ti和Nb、并使所述鐵素體不銹鋼進(jìn)行最佳熱機(jī)械處理而實(shí)現(xiàn)。
沉淀物的形狀和分布對(duì)壓制成形性和尺寸精度的影響，解釋如下 由于Ti和Nb的加入，鐵素體不銹鋼中的C和N，主要是以碳氮化物形式沉淀的。除了TiN外所述沉淀的碳氮化物，在從退火熱軋鋼板經(jīng)過冷軋至最終退火的制造過程中，大部分都重新形成為非常精細(xì)的顆粒。該精細(xì)顆粒能夠允許具有某一取向無阻塞作用的再結(jié)晶細(xì)粒占優(yōu)勢(shì)地生長(zhǎng)，當(dāng)所制造的鋼板在退火進(jìn)行再結(jié)晶時(shí)，就會(huì)形成各向異性的細(xì)?；旌辖Y(jié)構(gòu)。這種各向異性引起在初成形鋼板過程中沿著某一方向的應(yīng)變集中，從而使得所述鋼板的壓制成形性和尺寸精度變差。
在再結(jié)晶退火過程中的阻塞作用(pinning action)，根據(jù)具有顆粒尺寸大于某一數(shù)值的沉淀物的分布，是可以預(yù)計(jì)的。這種阻塞作用會(huì)抑制定向的細(xì)粒生長(zhǎng)或生長(zhǎng)為粗細(xì)粒，這樣就可改善壓制成形的鋼板的各向異性和尺寸精度。這種阻塞作用對(duì)壓制成形性和尺寸精度的影響，可由除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000-50000/mm2的比例進(jìn)行分布而表明，它將在隨后的實(shí)施例中得到確認(rèn)。
在所述沉淀物中，TiN對(duì)于壓制成形性和尺寸精度是不利的。事實(shí)上，含有(％Ti×％N)的乘積大于0.005的鋼板，在壓制成形狀態(tài)時(shí)會(huì)破裂。在這些破裂的超始點(diǎn)，可以觀察到粗的TiN顆粒(它們已經(jīng)生長(zhǎng)為立方形狀)。觀察結(jié)果表明，在壓制成形過程中應(yīng)變集中在立方頂點(diǎn)并引起微裂。在所述TiN顆粒周圍的應(yīng)變集中和形成微裂，也不利于二次成形步驟中的孔翻邊。
本發(fā)明的鐵素體不銹鋼板含有預(yù)定比例的合金成分，如下所示
C轉(zhuǎn)化為有利于在最終退火步驟中再結(jié)晶鐵素體細(xì)粒無序生長(zhǎng)的碳化物，但是，由于其硬化效應(yīng)會(huì)降低鋼板的可成形性。碳化物的沉淀還會(huì)引起差的耐腐蝕性。在這點(diǎn)上，考慮到可成形性和耐腐蝕性，C含量應(yīng)控制在盡可能低的水平，即0.02質(zhì)量％或更低。為了改善二次成形性，所述C含量?jī)?yōu)選是降低到0.015質(zhì)量％或更低。盡管如此，但是，降低所述C含量到極低的水平，需要一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的精煉操作，從而提高了鋼生產(chǎn)的成本。因此，所述C含量的下限優(yōu)選確定為0.001質(zhì)量％。該下限的限定也可保證碳化物對(duì)最終退火步驟中再結(jié)晶鐵素體細(xì)粒無序生長(zhǎng)的作用。

Si是一種合金成分(它是作為除氧劑在鋼生產(chǎn)過程中加入的)，但是，它也具有強(qiáng)的固溶硬化效應(yīng)。大于0.8質(zhì)量％的過量Si，會(huì)不利地使鋼板硬化，從而導(dǎo)致其具有差的延展性?？紤]到延展性和二次成形性，Si含量的上限優(yōu)選確定為0.5質(zhì)量％。
[1.5質(zhì)量％或更低的Mn] 由于其固溶硬化效應(yīng)弱于Si，Mn不會(huì)明顯地使鋼板硬化。盡管如此，大于1.5質(zhì)量％的過量Mn會(huì)在鋼生產(chǎn)過程中引起錳煙霧放出，從而導(dǎo)致差的生產(chǎn)能力。

P對(duì)于熱加工性是有害的，所以，其上限確定為0.050質(zhì)量％。

S是一種有害元素，它會(huì)在細(xì)粒邊緣分離，并使細(xì)粒邊緣變脆。這些缺點(diǎn)可通過控制S含量至0.01質(zhì)量％或更低而得到抑制。
[8.0-35.0質(zhì)量％的Cr] 為了保證不銹鋼的耐腐蝕性，Cr含量控制在8.0質(zhì)量％或更大。盡管如此，但是，隨著Cr含量的提高，不銹鋼的韌性和可成形性會(huì)變差，所以，所述Cr含量的上限確定為35.0質(zhì)量％。所述Cr含量?jī)?yōu)選是控制在20.0質(zhì)量％或更低，以進(jìn)一步改善其延展性和二次成形性。

N轉(zhuǎn)化為在最終退火步驟中有利于再結(jié)晶鐵素體細(xì)粒無序生長(zhǎng)的氮化物，但是，它具有硬化效應(yīng)。由于過量N會(huì)降低鋼板的延展性，所以，N含量應(yīng)控制在盡可能低的水平，即0.05質(zhì)量％或更低。為了進(jìn)一步改善其延展性和二次成形性，所述N含量?jī)?yōu)選是控制在0.02質(zhì)量％或更低。盡管如此，降低所述N含量到極低的水平，需要一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的精煉操作，從而提高了鋼生產(chǎn)的成本。因此，所述N含量的下限優(yōu)選確定為0.001質(zhì)量％。該下限的限定也可保證氮化物對(duì)最終退火步驟中再結(jié)晶鐵素體細(xì)粒無序生長(zhǎng)的作用。

Ti是一種合金成分，它能夠穩(wěn)定C和N作為碳氮化物，有利于可成形性和耐腐蝕性。這類效果在Ti含量為0.05質(zhì)量％或更大時(shí)表現(xiàn)非常明顯。盡管如此，大于0.40質(zhì)量％的過量Ti會(huì)導(dǎo)致鋼的成本提高，并會(huì)引起源自鈦夾雜物的表面缺陷。

Nb(它對(duì)于穩(wěn)定C和N具有與Ti相同的效果)對(duì)于沉淀除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的鈮夾雜物，是一種重要的成分。所述鈮夾雜物可能是由碳化物和Fe2Nb組成的。為了沉淀這類鈮夾雜物，0.10質(zhì)量％或更多的Nb是必需的。盡管如此，大于0.50質(zhì)量％的過量Nb會(huì)引起過多的沉淀，并不利地提高鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶溫度。

就熱軋鋼板的韌性和耐腐蝕性來說，Ni是一種任選元素。但是，添加過量的Ni會(huì)提高原料成本，并會(huì)使鋼板硬化，所以，Ni含量的上限確定為0.5質(zhì)量％。
[3.0質(zhì)量％或更低的Mo] 就耐腐蝕性來說，Mo是一種任選元素，但是，大于3.0質(zhì)量％的過量Mo對(duì)于熱加工性是不利的。
[2.0質(zhì)量％或更低的Cu] Cu是一種任選元素，在鋼生產(chǎn)過程中，它經(jīng)常存在于由殘?jiān)鴣淼牟讳P鋼中。由于過量Cu會(huì)引起差的韌性和熱加工性的降低，所以，Cu含量控制在至多為2.0質(zhì)量％。

V和Zr是任選元素。V可固定游離C作為碳化物存在于鋼基質(zhì)中，有利于可成形性，而Zr能夠捕獲游離O，有利于可成形性和韌性。盡管如此，考慮到生產(chǎn)能力，添加過量的V或Zr是必須避免的。在此意義上，V或Zr的上限確定為0.3質(zhì)量％。

Al是一種任選元素，它是作為脫氧劑添加到鋼生產(chǎn)過程之中的。盡管如此，大于0.3質(zhì)量％的過量Al會(huì)引起非金屬夾雜物的增加，從而導(dǎo)致差的韌性和表面缺陷。

B是一種任選元素，它可穩(wěn)定N，并能夠改善不銹鋼的耐腐蝕性和可成形性。B的效果在0.0010質(zhì)量％或更大時(shí)是很明顯的，但是，大于0.0100質(zhì)量％的過量B對(duì)于熱加工性和可焊性是不利的。
除了上述元素外，Ca，Mg，Co，REM(稀土金屬)等也可能存在于鋼生產(chǎn)過程中的殘?jiān)?。這類元素對(duì)于深拉鋼板的圓度或壓制成形鋼板的尺寸精度沒有明顯的影響，除非它們是以非尋常的比例存在。
[(％Ti×％N)＜0.005] 隨著(％Ti×％N)數(shù)值的增大，TiN生長(zhǎng)為粗的顆粒或形成簇。粗的TiN顆?；虼卦诔醭尚芜^程中會(huì)促進(jìn)應(yīng)變的聚集，從而導(dǎo)致在拉伸的早先階段形成微裂。粗的TiN顆?；虼氐倪@種有害作用，可通過控制(％Ti×％N)至低于0.005的數(shù)值而得到消除，它將在隨后的實(shí)施例中得到確認(rèn)。
[除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000-50000/mm2的比例進(jìn)行分布] 顆粒尺寸為0.15μm或更大的碳化物和氮化物沉淀物具有阻塞作用，可抑制定向細(xì)粒生長(zhǎng)以及生長(zhǎng)為粗細(xì)粒，從而能夠改善不銹鋼板的各向異性、圓柱拉伸狀態(tài)的圓度和壓制成形狀態(tài)的尺寸精度。
沉淀物是Ti和Nb的碳化物和氮化物，拉夫斯(Laves)相及其混合物。TiN顆粒(它們以立方形狀沉淀)是排除在對(duì)壓制成形性和尺寸精度有利的沉淀物之外，這是由于立方TiN顆?？赡軙?huì)在其頂點(diǎn)集中應(yīng)變，并充當(dāng)微裂的起始點(diǎn)。除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000-50000/mm2的比例進(jìn)行分布，可保證對(duì)壓制成形鋼片的壓制成形性和尺寸精度有利的阻塞作用，它將在隨后的實(shí)施例中得到確認(rèn)。
所述沉淀物對(duì)一種壓制成形鋼片的壓制成形性和尺寸精度的影響，在顆粒尺寸為0.15μm或更大時(shí)是明顯的，并隨著所述顆粒尺寸的增大而變得更大。盡管如此，顆粒尺寸大于1.0μm的粗沉淀物是不受歡迎的，這是由于該粗顆粒在壓制成形過程中會(huì)促進(jìn)應(yīng)變的聚集和微裂的形成，從而造成差的形狀凍結(jié)性。所述沉淀物的阻塞作用在5000/mm2或更大的分布比例時(shí)是明顯的，但是，大于50000/mm2沉淀物的過量分布將會(huì)降低鋼板的延展性和可深拉性。過量的分布將會(huì)不利地提高鋼板的再結(jié)晶溫度，從而使得鋼板難以退火至再結(jié)晶狀態(tài)。
為控制沉淀物的形狀和分布所必需的生產(chǎn)條件，將會(huì)從下述的解釋而變得更為明白。
[在800℃或更低的終點(diǎn)溫度進(jìn)行熱軋] 在相對(duì)較低的終點(diǎn)溫度對(duì)鐵素體不銹鋼板進(jìn)行熱軋，以誘發(fā)沉淀物的核位點(diǎn)，它將被分布到最終退火的鋼板之中。在熱軋狀態(tài)的鐵素體細(xì)粒邊緣和內(nèi)部應(yīng)變充當(dāng)所述核位點(diǎn)。為了盡可能多地誘發(fā)所述核位點(diǎn)，熱軋的終點(diǎn)溫度確定在800℃或更低。
[在450-1080℃對(duì)熱軋的鋼板進(jìn)行退火] 通過在450-1080℃對(duì)熱軋的鋼板進(jìn)行退火，熱軋鋼板中的沉淀物被調(diào)節(jié)為一種適合用于控制所述沉淀物的形狀，它們將被分布在最終鋼板之中，呈0.15μm或更大的顆粒尺寸。如果所述退火溫度低于450℃，則將難以形成有效的沉淀物。相反地，如果所述熱軋鋼板在高于1080℃的溫度進(jìn)行加熱，則除TiN外的所述沉淀物將會(huì)不受歡迎地重新溶解在鋼基質(zhì)之中。
為了適當(dāng)?shù)乜刂瞥恋砦锏姆植紨?shù)目而沒有生長(zhǎng)成粗顆粒，所述退火是在一小時(shí)內(nèi)完成的。
[在(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度-100℃)至(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度)之間的溫度范圍進(jìn)行中間退火] 在冷軋過程中，為了抑制所述沉淀物(它們是通過退火所述熱軋鋼板而形成的)的重新溶解，鋼板在相對(duì)較低溫度進(jìn)行退火。僅僅低于再結(jié)晶終點(diǎn)溫度的中間退火溫度，對(duì)于解除應(yīng)力(它是由于冷軋而被引入到所述鋼板之中的)是優(yōu)選的。只要所述退火溫度保持在(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度-100℃)至(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度)之間，則所述鋼板可得到軟化，而且沉淀物沒有重新溶解，不管還剩下一些還沒有再結(jié)晶的軋制組織。
為了避免所述沉淀物的重新溶解，估計(jì)常規(guī)連續(xù)退火爐的能力，所述中間退火階段是在1分鐘內(nèi)完成的。
[在1080℃或更低的溫度下進(jìn)行最終退火] 通過最終退火，可將軋制組織消除。但是，高于1080℃的溫度不僅對(duì)于大量生產(chǎn)是不利的，而且會(huì)促進(jìn)所述沉淀物的重新溶解和生長(zhǎng)成粗細(xì)粒，從而導(dǎo)致差的韌性。
估計(jì)常規(guī)連續(xù)退火爐的能力，所述最終退火是在一分鐘內(nèi)完成的。
本發(fā)明的其它特征將由下述實(shí)施例得到清楚的說明，雖然本發(fā)明的范圍并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)) 發(fā)明人深入研究了在下述條件下TiN(它經(jīng)常沉淀在鐵素體不銹鋼基質(zhì)中)效果以及沉淀物形狀效果對(duì)壓制成形鋼片的尺寸精度和二次成形性的作用。
在一個(gè)實(shí)驗(yàn)爐中熔化多塊鋼鐵，并澆鑄為板坯，其中每塊鋼鐵都調(diào)節(jié)為具有以下組成除了Fe和不可避免的雜質(zhì)之外，含有0.007質(zhì)量％的C、0.40質(zhì)量％的Si、0.25質(zhì)量％的Mn、0.030質(zhì)量％的P、0.0005質(zhì)量％的S、0.05質(zhì)量％的Cu、16.50質(zhì)量％的Cr、0.04質(zhì)量％的Al，條件是Nb、Ti和N含量分別在0.02-0.30質(zhì)量％、0.05-0.30質(zhì)量％和0.005-0.035質(zhì)量％之間變動(dòng)。
表1給出了所述Nb、Ti和N含量以及(％Ti×％N)的乘積和再結(jié)晶終點(diǎn)溫度。
表1Nb、Ti和N含量(質(zhì)量％)以及(％Ti×％N)和再結(jié)晶終點(diǎn)溫度Trf(℃) 鋼鐵 編號(hào) NbTiN％Ti×％NTrf 1 0.20.060.0050.0003910 20.060.0350.0021900 30.20.010.0020930 40.20.020.0040940 50.30.010.0030955 60.30.02 0.0060950 70.30.035 0.0105940 8 0.020.20.010.0020910 9 0.30.20.010.0020960 下劃線的數(shù)字為本發(fā)明之外的數(shù)值。
每個(gè)板坯在750℃的終點(diǎn)溫度下熱軋為4mm的厚度。
熱軋鋼板編號(hào)1-7是在800℃退火60秒，酸洗，接著冷軋為2mm的厚度。伴隨著在(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度-50℃)的溫度進(jìn)行中間退火60秒，將所述鋼板繼續(xù)冷軋為0.5mm的最終厚度。所述冷軋鋼板在1000℃進(jìn)行最終退火，持續(xù)60秒。
所述熱軋鋼板編號(hào)8和9進(jìn)行退火、酸洗和隨后冷軋為2mm的厚度。所述鋼板進(jìn)行中間退火并繼續(xù)冷軋為0.5mm的最終厚度。對(duì)所述冷軋鋼板進(jìn)行最終退火。表2給出了退火熱軋鋼板、中間退火和最終退火的條件。
表2退火熱軋鋼板、中間退火和最終退火的條件 鋼板編號(hào)退火編號(hào)退火熱軋鋼板(℃)(秒) 中間退火(℃)(秒)最終退火(℃)(秒) 8Y11090609506095060Y2700608506095060Y3700288008506095060 9Y411006095060100060Y570060100060100060Y67006090060100060Y7750150090060100060Y8700300090060100060Y97002880090060100060 [沉淀物的分布比例和形狀] 從每個(gè)退火鋼板中取樣一個(gè)測(cè)試鋼片，在靜電位狀態(tài)下，在一種10％乙酰丙酮—1％氯化四甲基銨—甲醇的非水電解液中進(jìn)行腐蝕，并采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，以研究沉淀物的分布。在任意50位點(diǎn)，對(duì)與軋制方向平行的橫截面進(jìn)行檢查，測(cè)量每個(gè)沉淀物的最大長(zhǎng)度，并將其定為顆粒尺寸。
[壓制成形鋼片的尺寸精度] 從每個(gè)退火鋼板中取樣一個(gè)毛坯，通過多層壓機(jī)將其壓制成形為圓柱外形(如圖1所示)。采用激光測(cè)距儀，在距離法蘭部分F為5mm的位置，測(cè)量圓柱部分C的最大半徑和最小半徑。計(jì)算(最大直徑-最小直徑)/(最小直徑)的比值，并將其作為評(píng)價(jià)壓制成形鋼板尺寸精度的圓度。
[二次成形性] 使另一個(gè)測(cè)試鋼片突起10mm的高度，是采用一個(gè)具有軸肩曲率半徑為10mm、直徑為103mm的沖壓機(jī)和一個(gè)具有軸肩曲率半徑為8mm、直徑為105mm的沖模，在測(cè)試鋼片的法蘭被一個(gè)小珠固定的條件下實(shí)現(xiàn)的。從所述突起測(cè)試鋼片底部取出一個(gè)直徑為92mm的毛坯，在所述毛坯中心通過清除10％而形成一個(gè)直徑為10mm的小孔。所述毛坯之后按下述方法進(jìn)行二次成形性測(cè)試 將所述毛坯固定在一個(gè)具有軸肩曲率半徑為3mm、直徑為40mm的扁平頭沖壓機(jī)與一個(gè)具有軸肩曲率半徑為3mm、直徑為42mm的沖模之間，以沿著所述小孔的毛邊正對(duì)所述沖模方式固定。所述小孔被所述沖壓機(jī)擠出翻邊，直到在其邊緣發(fā)生破裂，同時(shí)所述毛坯的法蘭被一個(gè)小珠所固定。在破裂起始處測(cè)量所述孔的直徑。按照下述公式二次擴(kuò)孔率(％)＝(翻邊孔直徑-未翻邊孔直徑)/(未翻邊孔直徑)×100，計(jì)算得到二次擴(kuò)孔率。
所得結(jié)果如表3所示。它表明(％Ti×％N)的乘積大于0.005進(jìn)行的壓制成形過程中，鋼板發(fā)生破裂。不管生產(chǎn)條件如何，形成的Nb含量低于0.02質(zhì)量％的鋼板，具有差的圓度。對(duì)于所有破裂鋼板和形成的具有差的圓度鋼板的觀察結(jié)果，證明除TiN外顆粒尺寸為0.15μm的沉淀物僅有少許分布在鋼基質(zhì)之中。
另一方面，隨著所述沉淀物(它們分布在Nb含量為0.3質(zhì)量％或更多的鋼基質(zhì)之中)數(shù)目的增加，結(jié)合熱機(jī)械處理?xiàng)l件，圓度得到改善。盡管如此，所述沉淀物的過量分布對(duì)于圓度是不合適的。
(％Ti×％N)的乘積大于0.005的鋼板，在二次成形性方面是非常低劣的。差的二次成形性也表現(xiàn)在具有0.02質(zhì)量％Nb的鋼板上。
二次成形性(即孔翻邊)的改善，隨著所述沉淀物(它們分布在Nb含量為0.3質(zhì)量％或更多的鋼基質(zhì)之中)數(shù)目的增加而得到確認(rèn)。盡管如此，所述沉淀物的過量分布對(duì)于二次成形性來說是不合適的。
上述結(jié)果證明壓制成形鋼板的尺寸精度和二次成形性依賴于除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物的分布。也就是說，使這類沉淀物按5000-50000/mm2比例的控制分布的最佳熱機(jī)械處理，對(duì)于尺寸精度和二次成形性是有效的。
表3圓度和二次成形性與除TiN外沉淀物分布的關(guān)系 樣品編號(hào) 鋼板編號(hào) 退火編號(hào) 沉淀物數(shù)目* (/mm2)圓度 二次成形性 1 1 - 120000.8 51 2 2 - 110001.6 52 3 3 - 127001.7 59 4 4 - 142002.2 53 5 5 - 135001.9 52 6 6 - 12500破裂 23 7 7 - 12300破裂 20 8 8 Y1 503.9 43 9 8 Y2 504.2 48 10 8 Y3 1503.1 46 11 9 Y4 10003.2 42 12 9 Y5 15003.7 40 13 9 Y6 70002.2 62 14 9 Y7 320001.8 58 15 9 Y8 420001.9 52 16 9 Y9 800004.2 38 沉淀物*除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大。
實(shí)施例2 具有組成如表4所示的多塊不銹鋼在真空爐中熔化并澆鑄為板坯。鋼A-H屬于本發(fā)明，而鋼I-L不滿足本發(fā)明的組成限定。
每個(gè)板坯熱軋為4.0mm的厚度，退火，酸洗，并冷軋為2mm的厚度。所述冷軋鋼板進(jìn)行中間退火，繼續(xù)冷軋為0.5mm的最終厚度，之后進(jìn)行最終退火。表5給出了熱軋終點(diǎn)溫度、退火熱軋鋼板、中間退火和最終退火的條件。
表4鐵素體不銹鋼的化學(xué)組成(質(zhì)量％) 鋼鐵 種類 CSiMnPSCrNTiNb 其它 Ti×NTrf A 0.0130.060.180.0320.000213.930.0070.180.13 Zr0.21 Al0.08 B 0.0030.50.260.0130.00315.630.0050.220.32 B0.0072 Cu1.22 0.0011970 C 0.0060.080.260.0230.00216.550.0080.180.25 Al0.08 B0.0015 0.0014960 D 0.0080.080.360.0220.00117.30.0090.140.25 Mo1.02 0.0013960 E 0.010.20.520.0240.003220.0110.310.24 Mo0.5 0.0034990 F 0.0080.160.360.0090.0049.80.0090.20.22 0.0018870 G 0.0030.170.210.010.0005320.0050.120.2 V0.08 0.00061020 H 0.0060.10.170.0270.00116.520.0110.150.25 B0.0014 Al0.016 Ni0.1 0.0017950 I 0.040.260.310.030.00316.80.0070.120.23 0.0008950 J 0.0080.20.310.020.00218.30.0080.10.04 0.0008920 K 0.0130.190.210.0120.00317.30.0120.120.8 0.00141030 L 0.010.180.230.0110.00216.50.020.290.48 0.00581000 Trf是再結(jié)晶終點(diǎn)溫度(℃)。
表5熱軋和處理鋼板的終點(diǎn)溫度 鋼鐵 種類 樣品編號(hào) 終點(diǎn)溫度(℃) 退火*1(℃) (秒) 退火*2(℃) (秒) 退火*3(℃) (秒) 注釋 A A1 780950608701095030 發(fā)明實(shí)例 A2 7608906095060098030 對(duì)比例 B B1 750760609502010005 發(fā)明實(shí)例 B2 830760609502010205 對(duì)比例 C C1 750490360095030100060 發(fā)明實(shí)例 C2 760490720095030100060 對(duì)比例 D D1 79055060090060100020 發(fā)明實(shí)例 D2 74055060090060111060 對(duì)比例 E E1 78085060090060104060 發(fā)明實(shí)例 F F1 7907006008006095060 ″ G G1 7807503600100060100060 ″ H H1 7607006090060100060 ″ H2 76070060100060100060 對(duì)比例 H3 76011006090060100060 ″ H4 7607006090060110070 ″ I I1 780890209203098060 ″ J J1 77070036008806098060 ″ K K1 76080060095060105060 ″ L L1 7707606095060105060 ″ 退火*1是熱軋鋼板的熱處理。
退火*2是在冷軋過程中的中間熱處理。
退火*3是冷軋鋼板的最終熱處理。
采用與實(shí)施例1相同的方法對(duì)每一塊鋼板進(jìn)行檢驗(yàn)，以研究沉淀物的形狀和分布以及壓制成形鋼板的尺寸精度和二次成形性。
表6中的結(jié)果表明，其中的除了TiN以外顆粒尺寸為0.15μm或者更大的沉淀物以5000-50000/mm2的比例分布在鋼基質(zhì)中的鐵素體不銹鋼板，被壓制成形為具有2.5％或更低圓度的良好外形。
另一方面，對(duì)比鋼板(它們滿足本發(fā)明的組成條件，但是它們是在不合適的條件下生產(chǎn)的)，實(shí)施例編號(hào)A2、B2、C2和D2，由于其金相組織(除TiN外沉淀物的分布數(shù)目處于5000-50000/mm2之外)的原因，它們?cè)趬褐瞥尚螤顟B(tài)時(shí)具有差的尺寸精度和二次成形性。
在鋼板I中，由于存在過量的C而變得過硬，并在壓制成形的過程中發(fā)生破裂。在鋼板K中，由于存在過量的Nb而變得過于堅(jiān)固，并在壓制成形過程中發(fā)生破裂。(％Ti×％N)的乘積大于0.005的鋼板L，在壓制成形過程中也發(fā)生破裂，其中，所述破裂是在粗TiN顆粒附近開始的。Nb不足的鋼板J在壓制成形時(shí)具有差的圓度。
由上述對(duì)比可以明白，通過控制除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物的分布，鐵素體不銹鋼板可以壓制成形為具有高尺寸精度和優(yōu)良二次成形性的目的外形。
表6圓度和二次成形性與沉淀物分布的關(guān)系 鋼板種類樣品編號(hào) 沉淀物分布數(shù)目*(/mm2)圓度(％)二次成形性(％)注釋 AA1 72001.351發(fā)明實(shí)例A2 45002.748對(duì)比例 BB1 120002.353發(fā)明實(shí)例B2 46003.649對(duì)比例 CC1 23000253發(fā)明實(shí)例C2 800002.944對(duì)比例 DD1 160002.260發(fā)明實(shí)例D2 3203.632對(duì)比例 EE1 80000.950發(fā)明實(shí)例 FF1 120000.851″ GG1 230002.250″ HH1 130000.868″H2 1002.948對(duì)比例H3 503.244″H4 50432″ II1 12000破裂12″ JJ1 1303.334″ KK1 78000破裂22″ LL1 13000破裂22″ *沉淀物除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大。
根據(jù)上述的本發(fā)明，可被壓制成形為具有高尺寸精度和優(yōu)良二次成形性的鐵素體不銹鋼板，是通過除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物以5000-50000/mm2的比例分布在具有控制組成的鋼基質(zhì)中而提供的。適合于此目的的這類沉淀物的形狀和分布，是通過合適地控制熱軋終點(diǎn)溫度和退火熱軋鋼板、冷軋過程中的中間退火和最終退火冷軋鋼板的熱處理?xiàng)l件而實(shí)現(xiàn)的。按這種方法生產(chǎn)的鐵素體不銹鋼，對(duì)于各種不同領(lǐng)域中那些需要嚴(yán)格尺寸精度的元件或部件來說是非常有用的，例如，用于有機(jī)電致發(fā)光裝置的密封元件，精密沖壓制品，接收器，器具，火爐的燃燒器，燃料罐的充油管，電機(jī)殼，蓋罩，傳感器蓋，噴射管，恒溫閥，軸承密封，法蘭等，可以用來替代昂貴的奧氏體不銹鋼板。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良?jí)褐瞥尚涡院投纬尚涡缘蔫F素體不銹鋼板，具有以下組成0.02質(zhì)量％或更低的C、0.8質(zhì)量％或更低的Si、1.5質(zhì)量％或更低的Mn、0.050質(zhì)量％或更低的P、0.01質(zhì)量％或更低的S、8.0-35.0質(zhì)量％的Cr、0.05質(zhì)量％或更低的N、0.05-0.40質(zhì)量％的Ti、0.10-0.50質(zhì)量％的Nb、非必要的選自0.5質(zhì)量％或更低的Ni、3.0質(zhì)量％或更低的Mo、2.0質(zhì)量％或更低的Cu、0.3質(zhì)量％或更低的V、0.3質(zhì)量％或更低的Zr、0.3質(zhì)量％或更低的Al和0.0100質(zhì)量％或更低的B中的一種或多種、和除了不可避免的雜質(zhì)外余量為Fe，且(％Ti×％N)的乘積小于0.005，并且
其金相結(jié)構(gòu)為除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000-50000/mm2的比例分布在鋼基質(zhì)之中。
2.一種具有優(yōu)良?jí)褐瞥尚涡院投纬尚涡缘蔫F素體不銹鋼板的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
提供一種具有以下組成的鐵素體不銹鋼板坯0.02質(zhì)量％或更低的C、0.8質(zhì)量％或更低的Si、1.5質(zhì)量％或更低的Mn、0.050質(zhì)量％或更低的P、0.01質(zhì)量％或更低的S、8.0-35.0質(zhì)量％的Cr、0.05質(zhì)量％或更低的N、0.05-0.40質(zhì)量％的Ti、0.10-0.50質(zhì)量％Nb、非必要的選自0.5質(zhì)量％或更低的Ni、3.0質(zhì)量％或更低的Mo、2.0質(zhì)量％或更低的Cu、0.3質(zhì)量％或更低的V、0.3質(zhì)量％或更低的Zr、0.3質(zhì)量％或更低的Al和0.0100質(zhì)量％或更低的B中的一種或多種、和除了不可避免的雜質(zhì)外余量為Fe，且(％Ti×％N)的乘積小于0.005；
在800℃或更低的終點(diǎn)溫度對(duì)所述板坯進(jìn)行熱軋；
在450-1080℃范圍的溫度對(duì)所述熱軋不銹鋼板進(jìn)行退火；
對(duì)所述退火后的熱軋鋼板進(jìn)行冷軋，同時(shí)伴隨有至少一個(gè)中間退火步驟，其溫度范圍在(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度-100℃)至(再結(jié)晶終點(diǎn)溫度)之間；和接著
在1080℃或更低的溫度對(duì)所述冷軋鋼板進(jìn)行最終退火。
全文摘要
一種鐵素體不銹鋼板，具有以下組成最高分別為0.02質(zhì)量％的C、0.8質(zhì)量％的Si、1.5質(zhì)量％的Mn、0.050質(zhì)量％的P、0.01質(zhì)量％的S及8.0－35.0質(zhì)量％的Cr、最高為0.05質(zhì)量％的N、0.05－0.40質(zhì)量％的Ti和0.10－0.50質(zhì)量％的Nb、且(％Ti×％N)的乘積小于0.005。除TiN外顆粒尺寸為0.15μm或更大的沉淀物按5000－50000/mm2的比例分布在鋼基質(zhì)中。所述鋼板的生產(chǎn)方法是在800℃或更低的終點(diǎn)溫度熱軋一板坯，在450－1080℃范圍對(duì)熱軋不銹鋼板進(jìn)行退火，對(duì)熱軋鋼板進(jìn)行冷軋同時(shí)伴隨至少一個(gè)中間退火步驟，其溫度在再結(jié)晶終點(diǎn)溫度－100℃至再結(jié)晶終點(diǎn)溫度之間，接著在1080℃或更低的溫度對(duì)冷軋鋼板進(jìn)行最終退火。
文檔編號(hào)C22C38/00GK1572895SQ20041004624
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者秀島保利, 富村宏紀(jì), 平松直人 申請(qǐng)人:日新制鋼株式會(huì)社