專利名稱：一種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)鎳奧氏體不銹鋼及其制造方法，具體涉及ー種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用最廣泛的300系奧氏體不銹鋼中，通常含有8% 12%的鎳，鎳元素的成本占原材料成本80%左右。自2005年以來，不銹鋼中的重要合金元素鎳價格持續(xù)攀升，導(dǎo)致不銹鋼生產(chǎn)的原材料成本升高，同時據(jù)預(yù)測，稀貴金屬鎳的短缺具有一定的長期性。這使降低不銹鋼生產(chǎn)成本成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。不銹鋼中每降低1%的鎳，意味著降低 10-15%的原材料成本。因此開發(fā)節(jié)鎳奧氏體不銹鋼成為ー種發(fā)展趨勢，節(jié)鎳奧氏體不銹鋼利用N和Mn等奧氏體形成和穩(wěn)定元素，取代300系奧氏體不銹鋼中的鎳，其中氮元素具有強烈的奧氏體化能力，同時含量豐富、價格低廉，選擇N做為Ni的替代元素，開發(fā)含氮甚至高氮不銹鋼是發(fā)展節(jié)鎳不銹鋼的方向。含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼其室溫組織與300系ー樣為奧氏體相，既具有奧氏體不銹鋼優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，又具有低成本的特點，可以避免鎳價波動帶來的風(fēng)險，因此發(fā)展前景廣闊?，F(xiàn)有的含氮節(jié)鎳不銹鋼基本以Fe、Cr、Mn、 Ni、C、N、Cu等為主加元素，其中Cr含量一般為13-18%不等，Ni含量一般0. 5 5%，通過降低鐵素體元素Cr、提高奧氏體形成元素Mn、N和C等含量保證室溫下獲得奧氏體組織。含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼最常見的產(chǎn)品是200系，200系中最典型的產(chǎn)品為201和 202。與304奧氏體不銹鋼相比，ASTM標(biāo)準(zhǔn)中201鉻含量為16_18%，通過添加5. 5-7. 5% 的錳和一定量的氮和碳，取代304奧氏體不銹鋼中的奧氏體形成元素鎳，將鎳含量從8 % 以上降低到5. 5%以下，從而降低材料的成本，因為不銹鋼中每降低1%的鎳，意味著降低 10-15%的原材料成本。為了解決碳含量較高易帶來焊接后晶間腐蝕問題，又開發(fā)了碳含量低于0. 03%的201L和201LN系列。為了進一步降低成本，國內(nèi)主要應(yīng)用改型后的201與202，其中201的典型成分為 C :0. 08%, Mn 9%, Cr :14. 5%, Ni :0. 5%, Cu :1. 8%, N :0. 15% ；202 的典型成分為 C 0. 07%,Mn 7%,Cr :16. 2%,Ni 4%,Cu :1. 6%,N 0. 10%。由 201 和 202 成分體系可見， 與304相比，通過添加Mn和N兩種奧氏體化元素，取代貴重元素Ni，其Ni含量顯著降低，因此成本與304相比顯著降低。但是201和202中Cr含量低于304，同時添加了不利于耐蝕性的Mn，因此其PREN 分別降低至12 (201)和14 (202)，與304相比，耐蝕性顯著降低，導(dǎo)致其不能在耐蝕性要求較高的領(lǐng)域使用。同時，含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼加工難度遠超過傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼304。主要表現(xiàn)在兩方面(I)含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中氮含量較高，一般大于0. I %，較高的氮含量導(dǎo)致晶格畸變增大，金屬塑性變形難度加大，因此其熱加工過程中變形抗カ大，易出現(xiàn)邊部裂紋等缺陷，導(dǎo)致材料報廢或者成材率降低；(2)冷加工難度大，200系不銹鋼中合金含量低，尤其是奧氏體形成和穩(wěn)定化元素Ni含量較低，導(dǎo)致其奧氏體相是亞穩(wěn)的，在冷加工過程中亞穩(wěn)的奧氏體相將轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈缘鸟R氏體相，馬氏體相的產(chǎn)生導(dǎo)致加工硬化程度迅速増加，材料硬度和強度迅速上升，繼續(xù)冷加工的難度増大，同時由于馬氏體相是脆性的，加工過程中鋼帶易發(fā)生脆性斷裂，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，這已經(jīng)成為含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼201和202生產(chǎn)應(yīng)用過程中的主要難題。在中國，200系含氮節(jié)鎳不銹鋼的開發(fā)和應(yīng)用十分廣泛。如CN1129259A公開了ー 種能節(jié)鎳鉻的含氮奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分(wt%) % C<0. 10 ；Si <1.0 ；Mn :11-15 ；P < 0. 03 ；S < 0. 03 ；Cr :10-15 ；Ni :3. 6-5 ；0 < N ^ 0. 10 ;其余為 Fe ;與現(xiàn)有 18-8 型奧氏體不銹鋼(304)相比，可節(jié)鎳一半，具有價格低廉、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)エ藝簡便、易于加工成型、 成品率高等優(yōu)點。該發(fā)明專利的特點是利用Mn、N取代部分Ni，Ni含量與304中的8%相比顯著降低，但是為了保證室溫奧氏體相，成分中Cr含量也顯著降低，因此耐點蝕當(dāng)量PREN 遠低于現(xiàn)有的304不銹鋼。CN1772942A公開了ー種節(jié)鎳型奧氏體含稀土不銹鋼，其化學(xué)成分(Wt % )為 C 彡 0. 08%, Si :0. 3-0. 8%, Mn :5. 0-8. 5%, S^O. 05%, P く 0. 04%, Ni :3. 0-5. 5%, Cr 14-19%,Cu :1. 0-4. 0%,N ^ 0. 20%，總
く 0. 005%,Re :0. 05-0. 3%，余為 Fe。該發(fā)明仍然是通過添加了 Mn和N取代奧氏體形成元素Ni，達到降低成本的作用，同時添加了一定量的Cu元素，一方面可以作為奧氏體形成元素，取代部分Ni，同時可以提高冷加工性能；該發(fā)明專利的另ー個特點是添加了一定量的稀土，利用稀土元素凈化鋼液，提高加工和力學(xué)等性能，該發(fā)明鋼種冶煉要求高，需要氧含量低于0. 005%，并需要加入稀土元素，増加了大生產(chǎn)的難度。CN101338403A公開了ー種節(jié)鎳含錳氮奧氏體不銹鋼，其C優(yōu)選為0. 04-0. 06%；Mn 優(yōu)選為 9. 0-10. 0% ;Cr 優(yōu)選為 15. 5-16. 0% ；Ni 含量與 CN1129259A 和 CN1772942A 相比則進ー步降低，優(yōu)選為I. 8-2. 0%。發(fā)明稱該節(jié)鎳含錳氮奧氏體不銹鋼具有在一般大氣環(huán)境下能替代18-8型不銹鋼，且節(jié)鎳，成本低廉，熱塑性好，易于加工的特點。此外，CN101545078A 公開了ー種室溫機械性能優(yōu)良的節(jié)鎳型亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼，成分上含Cr 15. 0-17.0%, Ni :1. 50-2. 50%, N :0. 15-0. 30%，在不同狀態(tài)下，材料室溫屈服強度為400_1370MPa，室溫抗拉強度為860-1700MPa，室溫延伸率為15-65%，可部分替代AISI304使用于弱腐蝕性環(huán)境。EP593158提出了ー種含Cu含N的Cr-Ni-Mn奧氏體不銹鋼，其中含Cr :16. 5-17. 5%, Mn :6. 4-8. 0%, Ni :2. 50-5. 0%, Cu :2. 0-3. 0%, C 不大于 0. 15%，N 不大于 0. 2%, Si 不大于I %，該合金的冷加工硬化低于201，耐蝕性則接近430，可在耐蝕性要求較低條件下取代 304，但是該合金中添加了較高含量的Cu，較高含量的Cu對熱加工含量存在不利影響。為了提高耐腐蝕性能，CN101148740A在材料中添加了 Mo :0-3%，同時控制Cr 含量在16-18%，N含量0. 1-0. 4%，而Ni含量降低到0-2%，但是成分中Mn含量仍高達 14-19% ;同樣地，CN101381852A在材料中添加了 Mo :0. 001-0. 3%，以提高耐腐蝕性能，但是該發(fā)明中Mn含量仍高達12. 1-14. 8%，同時材料中N含量高達0. 2-0. 45%，材料的冶煉和加工難度都較大。EP1690957中Mn含量控制在7-8. 5%,Cr含量達到16. 5-18%，同時添加0. 1-0. 5%的Mo，材料可以獲得與304奧氏體接近的耐蝕性，但是合金中Ni含量較高，為
3.5-4. 5%，合金的原材料成本與304奧氏體不銹鋼相比差別不大?？梢钥闯?，利用N和Mn元素可以有效取代Ni元素，同時控制或降低鐵素體形成元素Cr的含量，可以獲得室溫下的奧氏體組織，有效降低了昂貴的Ni元素含量，從而降低成本，因為不銹鋼中每降低1%的鎳，意味著降低10-15%的原材料成本。但是，利用N取代昂貴元素Ni后，較高的N含量導(dǎo)致晶格畸變増大，金屬塑性變形難度加大，因此其熱加工過程中變形抗カ大，易出現(xiàn)邊部裂紋等缺陷，導(dǎo)致材料報廢或者成材率降低，尤其是當(dāng)?shù)看笥?. 15%時，熱加工難度更大；(ニ)冷加工難度大，200系不銹鋼中合金含量低，尤其是奧氏體形成和穩(wěn)定化兀素Ni含量較低，導(dǎo)致其奧氏體相是亞穩(wěn)的,在冷加工過程中亞穩(wěn)的奧氏體相將轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈缘鸟R氏體相，馬氏體相的產(chǎn)生導(dǎo)致加工硬化程度迅速増加，材料硬度和強度迅速上升，繼續(xù)冷加工的變形難度増大，同時由于馬氏體相是脆性的，加工過程中鋼帶易發(fā)生脆性斷裂，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。另ー方面，部分專利成分體系中Cr含量遠低于304奧氏體不銹鋼中的18%，降低了耐蝕性,增加了其產(chǎn)生腐蝕的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板。其具有優(yōu)良的熱加工和冷加工性能、良好的綜合性能和較低的成本，材料熱加工過程中邊裂產(chǎn)生的幾率降低，冷加工過程中不產(chǎn)生脆性的馬氏體相，因此冷加工硬化幅度低于現(xiàn)有200系不銹鋼，提高了最大壓下率，同時避免因脆性馬氏體相的產(chǎn)生導(dǎo)致鋼帶斷裂；材料的力學(xué)性能和耐蝕性接近304，可大量應(yīng)用于沿海建筑、制品等領(lǐng)域，取代含鎳量高達8%以上的304奧氏體不銹鋼。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的ー種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 06-0. 12%, Si 0. 2-1. 0%, Mn :7. 0-9. 0%, Cr :17. 0-18. 5%, Ni
3.01-3. 45%, N 0. 15-0. 22%, Mo :0. 01-0. 2%, Cu :1. 2-1. 9%,0. 001%^ B ^ 0. 004%, 0. 001%^ Ca く 0. 005%, V、Nb的ー種或兩種，均彡0. 1%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)，其中 C+N 彡 0. 25%，控制材料的 Md30/50 = 413-9. 5Ni%-13. 7Cr%-8. IMn %-9. 2Si%-462(C % +N% )溫度彡(TC。本發(fā)明的另一目的是提供上述加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板的制造方法，該方法包括按上述成分冶煉，模鑄或連鑄形成鑄坯；然后加熱到1100-1250°C并保溫后熱加工至所需厚度，保溫時間大于30分鐘；隨后進行退火或退火+酸洗，退火溫度控制在 980-1IOO0C，退火后獲得酸洗表面質(zhì)量，然后進行冷軋加工；為確保冷軋時不產(chǎn)生脆性馬氏體相，避免斷帶等風(fēng)險，根據(jù)Md30/50溫度制定冷軋エ藝，當(dāng)-30°C彡Md30/50彡(TC時，最大冷加工變形量可達到75-80% ;當(dāng) Md30/50 く _30°C時，最大冷加工變形量可達到80-85%。本發(fā)明通過控制Ni含量3. 01-3. 45%，添加Mn、N元素取代貴金屬Ni的奧氏體化作用，獲得室溫奧氏體組織；尤其是保證C+N ^0. 25%,控制材料的Md30/50 < (TC，確保材料冷加工過程中不產(chǎn)生脆性的馬氏體相，具有優(yōu)良的冷加工性能，最大冷加工變形量可達到75-85%。另一方面通過添加0. 001%≤B≤0. 004%和0. 001%≤Ca≤0. 005%，改善合金的熱加工性能，避免熱加工邊部裂紋的出現(xiàn)。同時，所述的ー種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板，其特點是耐點蝕當(dāng)量PREN = Cr% +3. 3Mo% +16N% -0. 5Mn%^ 16，確保其耐蝕性接近304。


圖I是本發(fā)明的實施例I鋼的金相圖。
具體實施例方式以下通過結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。但不僅僅限于這些實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以有更多變化和改進的實施例，而這些變化和改進都屬于本發(fā)明的范圍。 本發(fā)明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。為了實現(xiàn)本發(fā)明的提供加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的目的，各元素控制如下碳碳是強奧氏體形成元素，一定程度上可以取代Ni，促進奧氏體形成，并穩(wěn)定奧氏體組織，同時可以提高不銹鋼的強度。但是當(dāng)碳含量過高時，碳與鉻結(jié)合后在晶界形成富鉻碳化物，導(dǎo)致晶間腐蝕。另外，形成的富鉻碳化物還降低鋼的沖擊韌性。過低的碳含量將増加制備過程中的難度和成本。因此，本發(fā)明鋼中設(shè)計碳含量為0. 06-0. 12%，優(yōu)選為C 0. 07-0. 12%。硅硅是鋼鐵熔煉中通常含有的元素。在雙相不銹鋼中，硅是鐵素體形成和穩(wěn)定元素。硅在熔煉過程中用于脫氧，同時硅可以提高鐵素體相的高溫強度，因此一般不銹鋼中含有0.2%以上的硅。但是硅含量過高時將降低氮的溶解度，并加速金屬間相的析出。因此， 本發(fā)明鋼中設(shè)計硅含量為0. 2-1. 0%，優(yōu)選為Si :0. 3-0. 9%0錳錳是ー種奧氏體形成和穩(wěn)定元素，可以利用錳一定程度上取代鎳，獲得奧氏體組織，同時錳的添加可以顯著提高氮的溶解度。但是錳對不銹鋼的耐腐蝕性的影響基本上都是負(fù)面的。評價含氮不銹鋼耐點腐蝕性能的經(jīng)驗公式為PREN(耐點蝕當(dāng)量)=% Cr+3. 3% Mo+16% N-0. 5% Mn，由該公式可見，每添加I %的錳，將使合金PREN值降低0. 5。 Mn影響耐點蝕性的原因在于錳和硫形成MnS，或隨著鋼中錳量增加，MnS中的含鉻量降低， 所引起的MnS夾雜在腐蝕介質(zhì)中的溶解，常常成為點蝕、縫隙腐蝕的起始點，因此本發(fā)明鋼中重點控制Mn含量為7. 0-9. 0%，優(yōu)選為Mn :7. 1-8. 9%。鉻鉻是鋼獲得耐腐蝕性能的最重要元素。一般地獲得耐腐蝕性的最低鉻含量是 12%。由于Cr是顯著增強耐腐蝕性能的元素，為保證良好的耐蝕性，本發(fā)明鋼中Cr含量控制在17. 0%以上。但是Cr是主要的鐵素體形成元素,過高的Cr將需要相應(yīng)高的Ni當(dāng)量與之配合，以保證獲得室溫奧氏體組織。因此，本發(fā)明鋼中鉻含量控制在17. 0-18.5%，優(yōu)選為 Cr 17. 1-18. 4%。鎳鎳是強烈的奧氏體形成和穩(wěn)定元素，是300系奧氏體不銹鋼中主要的奧氏體化元素。鎳同時是保證低溫韌性的關(guān)鍵材料。但是鎳價格昂貴，在300系奧氏體不銹鋼中鎳的成本占原材料成本的80%以上，不銹鋼中每降低1%的鎳，意味著降低10-15%的原材料成本，因此本發(fā)明鋼中鎳含量控制在3. 01-3. 45%,以保證材料具有較低成本，同時確保鋼在室溫的奧氏體組織以及低溫下具有優(yōu)異的沖擊韌性，優(yōu)選地，Ni :0. 1-3. 4%。氮氮是ー種強奧氏體形成元素。氮是含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中形成和穩(wěn)定奧氏體相的關(guān)鍵因素。同時氮的加入有利于提高鋼的強度和耐腐蝕性能，尤其是氮和鑰的協(xié)同作用可以顯著提高耐點腐蝕性能和耐縫隙腐蝕性能。但是氮含量過高時，將增大含氮金屬間相形成的風(fēng)險，同時提高熔煉和熱加工的難度，尤其是氮含量的提高將導(dǎo)致嚴(yán)重的熱軋邊裂率，導(dǎo)致難以在現(xiàn)有產(chǎn)線上進行生產(chǎn)。更重要的是，C和N是影響材料冷加工過程中馬氏體相變的關(guān)鍵元素，因此為控制材料的Md30/50溫度く 0°C，本發(fā)明鋼中氮含量控制在 0. 15-0. 22%，同時確保 C+N ^ 0. 25%0 優(yōu)選地，N :0. 16-0. 21%。鑰鑰非常有利于提高鋼的耐腐蝕性能。鑰能顯著促進鉻在鈍化膜中的富集，從而增強不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，顯著強化鋼中鉻的耐蝕作用，從而大大提高各類不銹鋼的不銹性和耐各種介質(zhì)的耐蝕性。同時鑰在不銹鋼中還能提高鋼的再鈍化能力，其耐點蝕和縫隙腐蝕的能力約為鉻的3倍，鑰還對防止以點蝕為起源的應(yīng)カ腐蝕有利，提高不銹鋼的耐應(yīng)カ腐蝕和縫隙腐蝕能力。鑰還可以與氮協(xié)同作用，進ー步提高耐點蝕性能，因此添加鑰的主要作用是提高耐腐蝕性。鑰含量過高將増加合金成本，因此本發(fā)明鋼中的鑰含量控制在 0. 2% 以下，優(yōu)選為 Mo :0. 02-0. 19%。銅銅是ー種奧氏體形成元素，銅的加入可以提高不銹鋼的塑性和在還原性酸中的耐腐蝕性，同時有利于提高耐縫隙腐蝕性能。但是銅含量超過2%時不利于熱加工性能。 因此本發(fā)明鋼中銅含量控制在I. 2-1. 9%，優(yōu)選為Cu :1. 3-1. 8%0硼、鈣，通過添加0. 001%^ B ^ 0. 004%和 0. 001%^ Ca^ 0. 005%，改善合金的
熱加工性能，避免熱加工邊部裂紋的出現(xiàn)，是本發(fā)明的關(guān)鍵之一。節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中由于 N含量較高，因此熱加工性較差，易產(chǎn)生邊部裂紋缺陷。硼的添加可以細化組織，提高晶界強度，改善熱塑性，但是過量添加硼將導(dǎo)致材料熱加工性反而惡化，因此本發(fā)明經(jīng)過探索， 發(fā)現(xiàn)在本合金體系中，添加0. 001%< B < 0. 004%可以獲得最佳的熱加工性能。鈣的添加可以對夾雜物進行改性，使脆性的Al2O3夾雜物變性為延性較好的復(fù)合夾雜物，降低材料熱加工過程產(chǎn)生邊裂的風(fēng)險，但是鈣添加過量將導(dǎo)致夾雜物粗大，生產(chǎn)成本升高、添加難度增大，因此本發(fā)明控制鈣含量0. 001%^ Ca彡0. 005%。釩、鈮作為可選元素，主要作用是細化組織，提高鋼液純凈度，提高熱加工性能，其含量均控制在0. 1%以下。優(yōu)選為V :0. 02-0. 1%和Nb :0.02-0. I %中的ー種或兩種。分析節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中的奧氏體向馬氏體相變發(fā)現(xiàn)，馬氏體相變的發(fā)生和量的增加取決于奧氏體相的穩(wěn)定性?？捎肕d30/50溫度來評價奧氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變誘發(fā)馬氏體相的趨勢，其含義是應(yīng)變50%吋，產(chǎn)生馬氏體相含量達到30%的溫度。換句話說，材料在該溫度下變形50%時，馬氏體相含量可達到30%。如果Md30/50溫度越高，代表該材料中奧氏體相越不穩(wěn)定，材料發(fā)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變的趨勢就越明顯?？捎媒?jīng)驗公式Md30/50 =551-462 (C+N) -9. 2Si_8. lMn-29 (Ni+Cu)-13. 7Cr 來計算 Md30/50 溫度。根據(jù)該公式，304 不銹鋼的 Md30/50(304) = 12. 8 °C，201 不銹鋼的 Md30/50 (201) = 103 °C，202 不銹鋼的 Md30/50 (202) = 27°C?？梢姡?04 的 Md30/50 溫度較低，而 202 的 Md30/50 溫度高于 304，因此在冷軋過程中容易發(fā)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相相變，導(dǎo)致材料產(chǎn)生脆性的馬氏體相；201的 Md30/50溫度與304和201相比更高，達到了 100°C以上，因此其應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變量和幅度遠遠高于304和201,導(dǎo)致冷加工困難。Cr、Ni和Mn元素的添加可以降低Md30/50溫度，提高奧氏體的穩(wěn)定性；更顯著的是添加C和N兩種元素，可以大大提高奧氏體相的穩(wěn)定性，抑制冷加工過程中磁性馬氏體相的產(chǎn)生。但是，Cr、Ni、Mn、C、N等元素配比不僅決定合金的成本,還影響C r Ni當(dāng)量比， 同時決定室溫是否具有全奧氏體組織、決定合金中有害析出相的形成風(fēng)險，其中Cr、N、Mo 等還是決定其重要的特性-耐腐蝕性的關(guān)鍵元素。因此,本發(fā)明中通過保證足夠的奧氏體形成元素Ni、N、C、Mn、Cu,控制Cr、Mo、Si
等鐵素體形成元素，以確保材料在室溫下具有奧氏體組織。具體地，采用鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量來參考，Creq = %Cr+%Mo+1.5% Si，Nieq = % Ni+20% N+30% C+0. 33% Cu+0. I % Mn-0. 01% Mn2。將 Creq/Nieq 比值控制在 I. 7-1. 9 的范圍內(nèi)，確保室溫下獲得奧氏體組織，保證材料具有奧氏體組織的無磁性、延伸率高、低溫韌性好和成形性好等優(yōu)點。特別是，控制C :0. 06-0. 12%，N :0. 15-0. 22%，同時確保C+N彡O. 25%，控制材料的Md30/50溫度< 0°C，確保材料在冷軋等過程中不產(chǎn)生磁性的馬氏體相，因此最大一次壓下量可以達到75-85%。Ni和Mo是增加成本的關(guān)鍵因素，因此本發(fā)明中盡可能控制Mo含量低于O. 2%，Ni 含量3. 01-3. 45%,與304中8%的Ni含量相比顯著降低，而每降低I %的Ni,可以使原材料成本降低10-15%，因此材料成本顯著低于304奧氏體不銹鋼。N、Mn取代Ni后可以降低成本，但是N含量過高導(dǎo)致熱加工難度加大，熱軋時材料變形抗力大，尤其是N含量較高導(dǎo)致材料晶格畸變嚴(yán)重，熱軋過程中極易出現(xiàn)邊部裂紋，導(dǎo)致鋼卷報廢或者成材率降低。本發(fā)明通過添加B和Ca對材料進行微合金化處理，提高材料晶界強度，改善熱塑性，同時對夾雜物進行改性，讓脆性的Al2O3夾雜物改性為延性更好的復(fù)合夾雜物，從而改善材料的熱加工性能，避免邊裂等缺陷的產(chǎn)生。為解決現(xiàn)有節(jié)鎳奧氏體不銹鋼普遍存在的冷加工難度較大的問題，確保冷軋時不產(chǎn)生脆性馬氏體相，避免斷帶等風(fēng)險，本發(fā)明控制材料的Md30/50溫度< 0°C，確保材料在冷軋等過程中不產(chǎn)生磁性的馬氏體相，從而改善其冷加工性能。本發(fā)明采用PREN (耐點蝕當(dāng)量)=%Cr+3.3%Mo+16%N-0.5%Mn來表征耐點蝕性能，其中Cr、Mo、N可提高耐蝕性，而Mn降低耐蝕性。本發(fā)明中確保Cr含量大于17. 0%, 控制Mn含量低于9%，確保材料的PREN > 16，獲得了與304奧氏體不銹鋼接近的耐腐蝕性。本發(fā)明加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板的制造方法，包括以下步驟I)其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 06-0. 12%, Si :0. 2-1. 0%, Mn :7. 0-9. O %, Cr 17. 0-18. 5 %, Ni :3. 01-3. 45 %, N :0. 15-0. 22 %, Mo :0. 01-0. 2 %, Cu :1. 2-1. 9 %,
O.001%^ B ^ O. 004%,O. 001%^ Ca ( O. 005 %，另外還可選自下列的一種或多種元素V彡O. I %，Nb彡O. 1%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)，其C+N彡O. 25%，控制材料的 Md30/50 ( (TC ;按上述成分冶煉，模鑄或連鑄形成鑄坯；然后加熱到1100-1250°C并保溫 (優(yōu)選保溫時間為30-300分鐘)后熱加工至所需厚度，保溫時間大于30分鐘；隨后進行退火或退火+酸洗，退火溫度控制在980-1100°C (優(yōu)選退火時間為1-6分鐘)，退火后獲得酸洗表面質(zhì)量，然后進行冷軋加工；2)為確保冷軋時不產(chǎn)生脆性馬氏體相，避免斷帶等風(fēng)險，根據(jù)Md30/50溫度制定冷軋工藝，當(dāng)-30°C < Md30/50 < (TC時，最大冷加工變形量可達到75-80% ;當(dāng) Md30/50 ( _30°C時，最大冷加工變形量可達到80-85%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
本發(fā)明通過添加B和Ca微合金化改善了熱加工性能；通過控制C+N ^ O. 25%, 材料的Md30/50 ( (TC，冷加工過程中無脆性馬氏體相產(chǎn)生，改善了其冷加工性能；根據(jù)其 Md30/50溫度制定了相匹配的冷軋工藝，當(dāng)-300C ( Md30/50 < 0°C時，最大冷加工變形量可達到75-80% ;當(dāng)Md30/50 ( _30°C時，最大冷加工變形量可達到80-85% ;材料中Cr含量高于17%，PREN大于16，耐蝕性接近304，同時成本遠低于304，可以用于取代價格昂貴的 304。本發(fā)明含鑰節(jié)鎳奧氏體不銹鋼可利用現(xiàn)有的不銹鋼產(chǎn)線批量生產(chǎn)，具體制備方法為經(jīng)電爐-AOD爐冶煉或電爐-AOD-LF爐冶煉后澆鑄，冶煉過程中原料錳要在AOD加入，避免電爐加料時大量燒損。本發(fā)明加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋板具有優(yōu)良的加工性能、力學(xué)性能和耐蝕性能熱加工過程中不會產(chǎn)生邊裂等缺陷；冷加工過程中不產(chǎn)生磁性的馬氏體相， 因此冷加工性能優(yōu)異；材料的力學(xué)性能和耐蝕性接近304，可用于取代含8%Ni的304奧氏體不銹鋼。本發(fā)明實施例以電爐-AOD冶煉的生產(chǎn)流程為例將鉻鐵、鎳鐵以及廢鋼等加入電爐進行融化，熔清后將鋼液倒入AOD爐，在AOD爐內(nèi)進行脫C、脫S和增N、控N的吹煉，當(dāng)冶煉成分達到要求時，將鋼液倒入中間包，并在立彎式連鑄機上進行澆鑄。連鑄的過熱度為 30-80°C，板坯拉速為O. 6-2m/min。將連鑄板坯放入加熱爐加熱到1100_1250°C，在熱連軋機組上軋制到所需厚度后卷取。然后進行連續(xù)的酸洗退火，獲得該節(jié)鎳奧氏體不銹鋼熱軋退火板。將熱軋退火板在二十輥冷軋機上冷軋至需要厚度，然后進行冷軋板退火酸洗，獲得節(jié)鎳奧氏體不銹鋼冷軋產(chǎn)品。表I所示為本發(fā)明實施例鋼種的化學(xué)成分，表I同時給出了作為對比例的目前已開發(fā)的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼和304奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分。試驗例I :金相組織實施例I的合金金相圖如圖I所示(室溫為奧氏體組織)，試樣經(jīng)電解腐蝕，腐蝕劑為飽和的草酸溶液，腐蝕電流O. 2-0. 4A/cm2。試驗例2 :力學(xué)性能表2給出了本發(fā)明鋼以及對比鋼種冷加工壓下不同變形量后的力學(xué)性能，利用磁性測試儀檢測了不同冷加工壓下后材料中磁性馬氏體相的含量，并與304進行了對比。力學(xué)性能均取自冷軋板，采用JIS 13B標(biāo)準(zhǔn)加工和檢測?？裹c腐蝕當(dāng)量按照通用公式PREN = Cr% +3. 3Mo% +16% Ν_0· 5% Mn 計算。
權(quán)利要求
1.ー種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C: 0. 06-0. 12 %, Si 0. 2-1. 0 %，Mn :7. 0-9.0 %, Cr 17. 0-18. 5 %, Ni 3. 01-3. 45 %, N 0. 15-0. 22 %, Mo 0. 01-0. 2 %, Cu :1. 2-1. 9 %,0. 001 % ≤ B ≤ 0. 004 %,0. 001 % ≤ Ca ≤ 0. 005%，其中C+N≥0. 25%，以及V ≤0. I %, Nb ≤ 0. I %中的ー種或兩種，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在于，所述鋼的成分滿足Md30/50≤0℃。
3.如權(quán)利要求I或2所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，C: 0. 07-0. 12%。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Si: 0. 3-0. 9%。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Mn 7. 1-8. 9%。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Cr 17. 1-18. 4%。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Ni3.1-3. 4%。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，N: 0. 16-0. 21%。
9.如權(quán)利要求1-8任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Mo0.02-0. 19%。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，Cu1.3-1. 8%。
11.如權(quán)利要求1-10任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在干，V 0. 02-0. 1%和 Nb :0. 02-0. 1% 中的ー種或兩種。
12.如權(quán)利要求1-11任一所述的加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟按上述成分冶煉，模鑄或連鑄形成鑄坯；將鑄坯加熱到1100-1250°C并保溫后熱加工至所需厚度，其中保溫時間大于30分鐘； 熱加工后的鋼板進行退火以及任選酸洗，退火溫度控制在980-1100°C，退火后進行冷軋加工；當(dāng)-30°C< Md30/50 く (TC時，最大冷加工變形量為75-80% ;或當(dāng)Md30/50 く -30°C 時，最大冷加工變形量為80-85%。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，鑄坯加熱保溫時間為30-300分鐘。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，熱加工后退火的時間為1-6分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加工性能優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C0.06-0.12％，Si0.2-1.0％，Mn7.0-9.0％，Cr17.0-18.5％，Ni3.01-3.45％，N0.15-0.22％，Mo0.01-0.2％，Cu1.2-1.9％，0.001％≤B≤0.004％，0.001％≤Ca≤0.005％，其中C+N≥0.25％，以及V≤0.1％、Nb≤0.1％中的一種或兩種，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。所述奧氏體不銹鋼制造包括將冶煉澆注的鑄坯加熱到1100-1250℃并保溫后熱加工至所需厚度，其中保溫時間大于30分鐘；熱加工后進行退火以及任選酸洗，退火溫度控制在980-1100℃，退火后進行冷軋加工；當(dāng)-30℃≤Md30/50≤0℃時，最大冷加工變形量為75-80％；或當(dāng)Md30/50≤-30℃時，最大冷加工變形量為80-85％。本發(fā)明的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼改善了其冷加工性能，耐蝕性接近304，同時成本遠低于304。
文檔編號C22C38/58GK102605291SQ20121008551
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者張偉, 李博濤, 楊宴賓, 江來珠, 胡錦程, 袁靜, 陳炳銓 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司