專利名稱：：鉻錳氮奧氏體不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼，特別是涉及一種以錳元素、氮元素替代鎳元素，在海洋大氣與酸性大氣中的耐蝕性、強度、延伸率與304不銹鋼材質(zhì)保持同一水平或更佳，且與304不銹鋼性能相近的奧氏體不銹鋼。
背景技術(shù)：
：一般常見的不銹鋼因為表面有著吸引人的白色光澤，且不易生銹，因此廣受消費大眾的喜歡，并大量被應(yīng)用，例如不銹鋼廚具、水塔、機械零件、運動用品、航太材料、醫(yī)療用材到3C產(chǎn)業(yè)等。不銹鋼的種類繁多，其中使用最廣泛且最大量的不銹鋼之一，即是304不銹鋼，其標(biāo)準(zhǔn)成分是18%鉻加8%鎳，即一般所稱的18-8不銹鋼。此類不銹鋼的特性為機械性質(zhì)佳、無磁性、無法藉由熱處理方法來改變其金相組織結(jié)構(gòu)、耐久性、加工性佳，又因其含較高的鎳元素，所以抗蝕性優(yōu)。然而，由于全球因戰(zhàn)爭導(dǎo)致鎳元性短缺，導(dǎo)致304不銹鋼價格居高不下，因此，對于前述鉻鎳系不銹鋼降低其鎳成份，并利用其成份的組配來維持甚至提高其固有的機械特性及抗銹蝕性，以節(jié)約鎳資源、降低物料成本實為一重要課題。由此可見，上述現(xiàn)有的不銹鋼在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不足與缺陷而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為解決上述問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用設(shè)計被發(fā)展完成，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。有鑒于上述現(xiàn)有的不銹鋼存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的不銹鋼，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，克服上述現(xiàn)有的不銹鋼存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，所要解決的技術(shù)問題是使其提供一種低鎳的單一奧氏體組織，并且其在海洋大氣與酸性大氣中的耐蝕性、強度、延伸率與304不銹鋼材質(zhì)保持同一水平或更佳，且與304不銹鋼性能相近的鋼種，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其包括重量百分比介于0.005%-0.08%的碳元素；重量百分比介于0.3°/。~0.9%硅元素；重量百分比介于12.1%~14.8%錳元素；重量百分比介于0.001%~0.04%磷元素；重量百分比介于0.001%~0.03%硫元素；重量百分比介于16%~19°/4各元素；重量百分比介于0.5%~1.8°/。鎳元素；重量百分比介于0.2%~Q.45°/。氮元素；重量百分比介于0.001%~0.3%鉬元素；重量百分比介于0.001%~0.3%銅元素；以及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其中包括重量百分比0.0642%的碳元素；重量百分比0.69%硅元素；重量百分比12.43%錳元素；重量百分比0.031%磷元素；重量百分比0.012%硫元素；重量百分比16.87°/。鉻元素；重量百分比1.21%鎳元素；重量百分比0.59%氮元素；重量百分比0.026%鉬元素；重量百分比0.106%銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。前述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其中包括重量百分比0.0547%的碳元素；重量百分比0.81°/。硅元素；重量百分比13.92°/。錳元素；重量百分比Q.01%磷元素；重量百分比0.001。/U克元素；重量百分比16.71%4各元素；重量百分比0.82%鎳元素；重量百分比0.24%氮元素；重量百分比0.025%鉬元素；重量百分比0.104°/。銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。前述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其中包括重量百分比0.0432%的碳元素；重量百分比0.85%硅元素；重量百分比12.12。/。錳元素；重量百分比G.012%磷元素；重量百分比Q.005°/。硫元素；重量百分比16.38°/。鉻元素；重量百分比0.09%鎳元素；重量百分比0.35°/。氮元素；重量百分比0.027%鉬元素；重量百分比0.109%銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，解決上述的問題，本發(fā)明所提出的技術(shù)手段在于，以適量錳(Mn)、氮(N)替代昂貴的鎳，制成鉻-錳-氮(Cr-Mn-N)新鋼種，而提供一種鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其包括重量百分比介于0.005%~0.08%的碳元素；重量百分比介于0.3%~0.9°/。硅元素；重量百分比介于12.1%~14.8°/。錳元素；重量百分比介于0.001%~0.04%磷元素；重量百分比介于0.001%~0.03%硫元素；重量百分比介于16%~19°/。鉻元素；重量百分比介于0.5°/。-1.8%鎳元素；重量百分比介于0.2%~0.45°/。氮元素；重量百分比介于0.001%~0.3%鉬元素；重量百分比介于0.001%~0.3°/。銅元素；以及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明鉻錳氮奧氏體不銹鋼至少具有下列優(yōu)點及有益效果1、本發(fā)明根據(jù)奧氏體(或稱沃斯田鐵系)鋼形成機理，以適量錳，氮替代昂貴的鎳的鉻-錳-氮新鋼種，是為單一奧氏體組織，同時其在海洋大氣與酸性大氣中的耐蝕性、強度、延伸率與304不銹鋼材質(zhì)保持同一水平或更佳，而可以達(dá)到降低物料成本的目的。2、本發(fā)明應(yīng)用錳及氮代替鎳的方法，做成了純奧氏體型不銹鋼無磁性，機械性能的抗拉強度(UltimateTensileStrength,UTS)比304不銹鋼高近20謹(jǐn)Pa，降伏強度(YieldStrength,YS)高出近一倍，延伸率達(dá)50%，耐腐蝕性能相當(dāng)強，最重要的是，其單價不到304不銹鋼的一半，能夠有效的降低成本。3、另外，本發(fā)明具有優(yōu)良的流動性，優(yōu)秀的鑄造成形性能，以及良好的高溫抗氧化性能的特性，非常適于實用。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種鉻錳氮奧氏體(austenite)不銹鋼，主要是以適量錳(Mn)、氮(N)來替代昂貴的鎳，制成鉻-錳-氮(Cr-Mn-N)新鋼種，以降低物料成本并維持原來物理性能及機械力學(xué)性能，其組成元素重量百分比包括0.005°/。~0.08%的碳元素、0.3%~0.9°/。硅元素、12.1%~14.8%錳元素、0.001%~0.04%磷元素、0.001%~0.03%硫元素、16%~19°/。鉻元素、0.5%-l.8%鎳元素、0.2%~0.45%氮元素、0.001°/。~0.3%鉬元素、0.001%~0.3°/。銅元素、以及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。本發(fā)明提供一種低鎳的單一奧氏體組織，且其在海洋大氣與酸性大氣中的耐蝕性、強度、延伸率與304不銹鋼材質(zhì)保持同一水平或更佳，且與304不銹鋼性能相近的鋼種，非常適于實用。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，且較現(xiàn)有的不銹鋼具有增進(jìn)的突出功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)廣泛利用價值，誠為一新穎、進(jìn)步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。圖l是本發(fā)明鉻錳氮奧氏體不銹鋼實施例的Ni-Cr當(dāng)量圖的雪夫勒圖。圖2A、圖2B是本發(fā)明鉻錳氮奧氏體不銹鋼實施例的不同部位的顯微金相圖。具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的鉻錳氮奧氏體不銹鋼其具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式較佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實施方式的說明，當(dāng)"了解，'然而所附圖式僅是提二參考與說明之用，并:用來對本發(fā)明力:以限制。本發(fā)明鉻錳氮主要金相組織為奧氏體不銹鋼，是可用電弧爐或真空感應(yīng)爐熔煉。其元素重量百分比包含碳元素0.005%~0.08%;硅元素0.3%~0.9%;錳元素12.1%~14.8%;磷元素0.001%~0.04%;硫元素0.001%~0.03%;鉻元素16°/。~19°/。；鎳元素0.5%~1.8%;氮元素0.2%~0.45%;鉬元素0.001°/。~0.3°/。鉬元素；銅元素0.001°/。~0.3%;以及制造過程中不可避免的微量元素。上述各成份組成的計算公式為Ni(鎳)當(dāng)量=°衡(鎳)+304C(碳)+0.5*°掘11(錳)+30。/。N(氮)Cr(鉻)當(dāng)f=%Cr(鉻)+%Mo(鉬)+1.5*%Si(硅)+0.5*%Cb(何)再查對如圖1的相圖所示，縱坐標(biāo)為Ni當(dāng)量，而橫坐標(biāo)為Cr當(dāng)量，反算后該點若在奧氏體區(qū)(Austenite區(qū))，即符合我們的要求如表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>Ni當(dāng)量下限-O.5+30*0.002+0.5*12.1+30*0.2=12.61Ni當(dāng)量上限=1,3+30*0.08+0.5*14.8+30*0.45=24.6Cr當(dāng)量下限=16+0+1.5*0.3+0.5*0=16.45Cr當(dāng)量上限=19+0.3+1.5*0.9+0.5*0=20.65圖1中的斜線區(qū)域主要成份為奧氏體。試樣分析成份如下面的表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>Ni當(dāng)量上限=1.68+30*0.0079+0.5*12.27+30*0.42=20.652Cr當(dāng)量下限=17.06+0+1.5*0.65+0.5*0=18.035再查對圖l的相圖，該點落在奧氏體區(qū)，即符合我們的要求。本發(fā)明主要是利用錳、氮元素來部分或全部取代鎳，以下就錳元素與氮元素的特性作一進(jìn)一步的解析錳元素對組織結(jié)構(gòu)的影響有a.錳若作為脫氧元素，含量須^2%。b.錳若作為合金元素，含量可達(dá)20%。c.以錳代鎳，可增加氮的溶解度，達(dá)到節(jié)省鎳和提高強度的作用。錳元素對力學(xué)性能的影響有:a.錳^2。/。時，對硬度無影響，但會降低抗拉強度和屈服強度。b，改善高鎳鉻不銹鋼的高溫?zé)崴苄缘母邷責(zé)崴苄浴ｅi元素對耐蝕性的影響有錳硫夾雜物引起耐點蝕和縫隙腐蝕能力下降。氮對組織結(jié)構(gòu)的影響有a.氮強烈地形成并擴(kuò)大y相區(qū)，增加y的穩(wěn)定性。b.可抑制碳化物析出和延緩a相析出，對鋼的耐敏化晶間腐蝕和鋼的韌性產(chǎn)生有利影響。氮對力學(xué)性能的影響有a.通過固溶強化(形成間隙固溶體)可顯著提升鋼的強度，同時塑性與韌性有所下降。b.氮過高(SO.84%)，會出現(xiàn)塑性向脆性轉(zhuǎn)變。依據(jù)圖1的Ni-Cr當(dāng)量圖雪夫勒圖(Schaeffler圖)，在y不銹鋼中，錳、氮可部分或全部代鎳，在不改變鋼的組織下，而強度提升、延伸率保持與304不銹鋼相當(dāng)。而在冶煉過程中爐內(nèi)鐵水易產(chǎn)生磷、硫等有害元素成份，磷須控制在0.04%以下以下，^J貞控制在0.04%以下以下。本發(fā)明實施例及對比材料的元素成份如下面的表3所示表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上述表3的實施例中，其力學(xué)性能如下面的表4所示:表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>請參閱圖2A至圖2B的不同部位的顯微金相圖所示，經(jīng)顯微金相觀察可知，圖2A、圖2B是未經(jīng)熱處理前，其組織為Y,故，本鋼為全Y體不銹鋼。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其特征在于其包括:重量百分比介于0.005％～0.08％的碳元素；重量百分比介于0.3％～0.9％硅元素；重量百分比介于12.1％～14.8％錳元素；重量百分比介于0.001％～0.04％磷元素；重量百分比介于0.001％～0.03％硫元素；重量百分比介于16％～19％鉻元素；重量百分比介于0.5％～1.8％鎳元素；重量百分比介于0.2％～0.45％氮元素；重量百分比介于0.001％～0.3％鉬元素；重量百分比介于0.001％～0.3％銅元素；以及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其特征在于其中包括:重量百分比0.0642%的碳元素；重量百分比0.69%硅元素；重量百分比12.43°/。錳元素；重量百分比0，031%磷元素；重量百分比0.012%石克元素；重量百分比16.87。M各元素；重量百分比1.21°/。鎳元素；重量百分比0.59°/。氮元素；重量百分比0.026°/。鉬元素；重量百分比0.106%銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其特征在于其中包括:重量百分比0.0547%的碳元素；重量百分比0.81%硅元素；重量百分比13.92%錳元素；重量百分比0，01%磷元素；重量百分比Q.Q01"/U克元素；重量百分比16.71°/。鉻元素；重量百分比0.82%鎳元素；重量百分比0.24%氮元素；重量百分比0.025%鉬元素；重量百分比Q.104%銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉻錳氮奧氏體不銹鋼，其特征在于其中包括:重量百分比0.0432°/。的碳元素；重量百分比0.85°/。硅元素；重量百分比12.12%錳元素;重量百分比0.012%磷元素；重量百分比0.005°/^危元素；重量百分比16.38%鉻元素；重量百分比0.09%鎳元素；重量百分比0.35%氮元素；重量百分比0.027%鉬元素；重量百分比0.109%銅元素；及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。全文摘要本發(fā)明是有關(guān)于一種鉻錳氮奧氏體(austenite)不銹鋼，主要是以適量錳(Mn)、氮(N)來替代昂貴的鎳，制成鉻-錳-氮(Cr-Mn-N)新鋼種，以降低物料成本并維持原來物理性能及機械力學(xué)性能，其組成元素重量百分比包括0.005％～0.08％的碳元素、0.3％～0.9％硅元素、12.1％～14.8％錳元素、0.001％～0.04％磷元素、0.001％～0.03％硫元素、16％～19％鉻元素、0.5％-1.8％鎳元素、0.2％～0.45％氮元素、0.001％～0.3％鉬元素、0.001％～0.3％銅元素、以及多數(shù)制造過程中不可避免的微量元素。本發(fā)明在海洋大氣與酸性大氣中的耐蝕性、強度、延伸率與304不銹鋼材質(zhì)保持同一水平或更佳，可降低物料成本。其延伸率高，耐腐蝕性強，有優(yōu)秀的鑄造成形性及良好的高溫抗氧化性能。文檔編號C22C38/58GK101381852SQ20071014606公開日2009年3月11日申請日期2007年9月7日優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日發(fā)明者劉煒明申請人:明安國際企業(yè)股份有限公司