CN101892437B

CN101892437B - 一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢及其制造方法

Info

Publication number: CN101892437B
Application number: CN200910051871A
Authority: CN
Inventors: 淮凯文; 罗明; 许海刚
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Desheng Stainless Steel Co., Ltd.
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: CN101892437A

Abstract

本发明公开了一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢及其制造方法。基于304钢成分的基础上，通过添加微量的Ca、Al和控制氧含量来减少夹杂物，合理确定镍当量形成元素Ni、Mn、N、C和铬当量形成元素Cr、Si的含量，以保证Ni-bal为0～2.0来控制奥氏体的组织稳定性，轧制过程中通过提高终轧温度和降低卷曲温度来避免第二相析出，终轧温度为1000～1050℃，卷曲温度为500～700℃，热轧卷板退火前进行1～3道次冷轧，道次压下量不小于10％，累计道次压下率不大于35％，在800～950℃低温退火后酸洗得到奥氏体不锈钢热轧卷板。该钢热轧卷板具有低夹杂物等级，低磁性能，良好的硬度和抛光性能。

Description

一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢及其制造方法，尤其涉及一种主要用于电子器件、手机外壳等领域的镜面抛光性良好和低磁性能的奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

电子器件和手机等领域用奥氏体不锈钢除了要求其具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和成型性能，还要求具有良好的抛光性能和无磁或低磁性能。目前应用于该领域比较多的为304类奥氏体不锈钢，尤以冷轧板居多，因为冷轧板具有比较优的表面质量和抛光性能。而对于部分电子行业用钢，冷轧板厚度无法满足其实际需求，且成本较高，因此一般都采用热轧板来取代冷轧板，而热轧板表面为酸洗后表面，其粗糙度一般为2～5μm，需要抛光成镜面后方能使用。

对于常规成分和工艺生产的奥氏体不锈钢热轧板，如304，其抛光后表面存在凹坑、针孔、易锈斑等缺陷，且抛光时间较长和材料损耗率较高。对于奥氏体类不锈钢304，影响其抛光性能的两个重要指标为材料本身的硬度和内在质量(如夹杂物等级、第二相析出)。对于常规工艺生产的304奥氏体不锈钢，由于为了保证其优异的耐蚀性，一般需要热轧或冷轧后进行固溶热处理，这就造成了其低的硬度和耐磨性，而若不进行退火处理，就会由于碳化物析出而影响其耐蚀性和镜面抛光性，因此提高硬度和改善材料内在性能是解决该类技术难题的方向。

目前提高热轧奥氏体不锈钢硬度的解决方案主要是通过对固溶态奥氏体不锈钢进行大压下量的室温平整后直接应用，但冷变形易导致材料内部组织不均匀，硬度沿着截面方向分布不均、钢板平直度较差和磁导率较高；此外制备该类材料加工流程较长，成本较高，钢板厚度规格有限。

专利特开2001-247938公开了一种电子器件用高强度、高平坦度奥氏体不锈钢的制备方法，其公开的成分为：0.01％＜碳＜0.08％，0.1％＜硅＜2.0％，Mn＜3.0％，10.0％＜铬＜20.0％，3.0％＜镍＜12.0％，0.08％＜氮＜0.25％，0.01％＜铌＜0.50％，且Md＝500-458(C+N)-9(Si+Mn)-13Cr-19Ni-65Nb大于0小于80，余量为铁及不比可避免的杂质。热轧后直接冷轧，压下率为20％，然后在650℃～1000℃施加小于材料屈服强度0.2％以下的张力，并保持300s以下。该材料具有高强度、高硬度和低的残余应力，但由于该类材料只解决了高硬度问题，而并没有解决材料的抛光性问题，因为该合金通过Nb-N化合物的析出来强化，这些析出的颗粒会影响材料的镜面抛光性。

专利CN 1166805C公开了一种形状平直度良好的高强度高硬度奥氏体不锈钢带及其制造方法，其公开的化学成分为：碳＜0.20％，硅＜4.0％，Mn＜5.0％，12.0％＜铬＜20.0％，3.0％＜镍＜12.0％，氮＜0.15％，钼＜5.0％，余量为铁及不比可避免的杂质。且Md(N)值在0-125的范围内。其制造方法是热轧后进行固溶处理，冷轧后在500-700℃保温。该类不锈钢通过形变诱发马氏体相变来提高强度和硬度，通过部分马氏体回复使钢带形状平直化。但由于材料中仍存在较多马氏体和第二相析出，并不能满足该类材料所要求的良好抛光性和低磁性。

专利JP09003605A公开了一种通过挤压成形具有良好抛光性的奥氏体不锈钢，其公开的成分为：碳0.01-0.10％，硅≤1.0％，锰≤3.0％，镍6.0-10.0％，铬15.0-19.0％，铜1.0-4.0％，铝0.2-2.5％，氮≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质。通过将镍当量控制为21.0-22.5和晶粒度大于8级来提高其硬度，从而改善其抛光性。但由于该类材料为通过挤压成形，能够生产的规格、生产成本和规模都有很大限制。

专利JP03023001A公开了一种改善304抛光性的制造方法，其公开的制造方法为：热轧卷板在退火酸洗后进行冷轧，将304表面硬度提高到300Hv，心部提高到250Hv，通过砂带将表面粗糙度磨至0.2μm，从而使材料具有良好的抛光性能。该方法也是通过材料冷加工产生马氏体来提高硬度，通过降低表面粗糙度来改善其抛光性能。但材料内部会存在马氏体而导致其大的磁导率。

相关专利成分对比，如表1所示：

表1相关专利成分对比

专利

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

N

Al

O

Ca

其它

2001-247938

0.01～0.08

0.1～2.0

＜3.0

-

10～20

3～12

0.08～0.25

-

0.01～0.50Nb

CN1166805C

＜0.20

＜4.0

＜5.0

-

12～20

3～12

＜0.15

-

＜5.0Mo

JP09003605A

0.01～0.10

≤1.0

≤3.0

-

6.0-10.0

15.0～19.0

≤0.05

0.2～2.5

-

JP03023001A

≤0.08

≤1.0

≤2.0

≤0.045

≤0.03

18～20

8～10

≤0.11

-

发明内容

本发明的目的是提供一种通过提高硬度、减少夹杂物和减少碳化物析出而获得的抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢及其制造方法，以改善传统奥氏体不锈钢的性能。

本发明的构思：基于304钢成分的基础上，通过添加微量的Ca、Al和控制氧含量来减少夹杂物，调整镍铬当量为0～2来控制奥氏体的稳定性，轧制过程中通过提高终轧温度和降低卷曲温度来避免第二相析出，热轧后直接进行1～3道次冷轧，道次压下量不小于10％，累计道次压下率不大于35％；在800～950℃退火后酸洗得到奥氏体不锈钢热轧卷板，使该类不锈钢具有良好的抛光性能，且具有低磁性能。

本发明的目的是这样实现的：

一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：

Cr 17.00～21.00％；

Ni 8.00～10.00％；

N 0.05～0.20％；

C ≤0.05％；

Mn ≤2.00％；

Si 0.3～1.0％；

P ≤0.03％；

S ≤0.005％；

Ca 0.0010-0.0050％；

O ≤0.0050％；

Al 0.010～0.060％；

余量为Fe和不可避免的杂质；

并且，C+N＞0.10％。

优选地，该不锈钢的Ni-bal范围为0～2.0；

其中，所述的Ni-bal采用下式计算：

Ni-bal＝Ni％+30(C％+N％)+0.5Mn％-1.1(Cr％+1.5Si％+Mo％+0.5Nb％)+8.2。

氮和碳是强奥氏体形成元素，增加碳氮含量不仅可以降低奥氏体不锈钢中的铁素体含量，增加奥氏体不锈钢的稳定性，还可以固溶奥氏体相中来提高强度和硬度。但过量的碳和氮元素的增加又会使碳氮化物析出，从而影响材料的抛光性，因此将氮元素控制为小于0.20％，碳含量控制为小于0.05％，且C+N大于0.10％。

良好的抛光性就要求奥氏体不锈钢内在夹杂物要细小，而适量的Ca、Al添加可以纯净钢质、改善夹杂物形态，从而降低了夹杂物等级，有利于抛光性能的提高；但此含量也不能过高，过高又会导致形成新的夹杂物和析出相，从而影响材料的抛光性能。将氧含量控制为小于0.005％，也是为了进一步降低夹杂物等级，因为如果氧含量过高，材料中容易形成夹杂物，同时氧含量过高也表明材料中形成了过多的氧化夹杂物。

合理确定镍当量形成元素Ni、Mn、N、C和铬当量形成元素Cr、Si的含量，以保证Ni-bal为0～2，根据Ni-bal的计算公式可以看出，Ni-bal值越高，表明该奥氏体不锈钢镍当量越高，即奥氏体组织在形变的过程中越稳定。当Ni-bal小于0时，该类奥氏体不锈钢在冷变形的过程中就会产生大量马氏体形变，低温退火后材料仍具有一定磁性。而当Ni-bal大于2时就会造成奥氏体组织过于稳定，在冷加工的过程中不会产生加工硬化，经低温退火后材料的硬度提高不明显。

具体地，本发明通过调整Ni-bal为0～2以保证其奥氏体组织的稳定性，通过碳氮含量的控制以保证材料的硬度和奥氏体的稳定性，通过添加微量Ca、Al元素和控制氧含量小于0.005％以降低奥氏体不锈钢内在夹杂物等级，改善其抛光性能。

一种上述镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢的制造方法，其包括如下步骤：

1)根据所述配比熔炼后浇铸得到的连铸坯；

2)经加热保温后热轧，终轧温度范围为1000～1050℃；快冷至500～700℃，并在此温度下卷曲；

3)进行1～3道次冷轧，道次压下量≥10％，累计道次压下率≤35％；

4)在800～950℃进行低温退火热处理；

5)酸洗。

优选地，步骤3)中进行1道次冷轧。

本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：本发明所获得的奥氏体不锈钢热轧卷板具有良好的硬度，即硬度大于240Hv，较低的夹杂物等级，即A+B+C+D≤2.5级、单相奥氏体组织和低磁或无磁性能，此导磁率小于1.2Gs/Oe，因此具有良好的抛光性能，能够应用于电子元器件和手机外壳等领域。

具体实施方式

一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢，其重量百分比组分为：Cr17.00～21.00％；Ni 8.00～10.00％；N 0.05～0.20％；C≤0.05％；Mn≤2.00％；Si 0.3～1.0％；P ≤0.03％；S≤0.005％；Ca 0.0010-0.0050％；O≤0.0050％；Al 0.010～0.060％；余量为Fe和不可避免的杂质；并且，C+N＞0.10％，Ni-bal范围为0～2.0；所述的Ni-bal采用下式计算：

Ni-bal＝Ni％+30(C％+N％)+0.5Mn％-1.1(Cr％+1.5Si％+Mo％+0.5Nb％)+8.2。

一种上述镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢的制造方法，其包括如下步骤：1)根据所述配比熔炼后浇铸得到的连铸坯；2)经加热保温后热轧，终轧温度范围为1000～1050℃；快冷至500～700℃，并在此温度下卷曲；3)进行1～3道次冷轧，(优选1道次冷轧)道次压下量≥10％，累计道次压下率≤35％；4)在800～950℃进行低温退火热处理；5)酸洗。

轧制过程中通过提高终轧温度和降低卷曲温度来避免第二相析出，其中终轧温度为1000～1050℃，卷曲温度为500～700℃。

在奥氏体不锈钢的热轧过程中，终轧温度在1000～1050℃以上时有利于奥氏体在热轧过程中的动态再结晶，可避免后续退火热处理，在此温度内也不会有第二相析出；而终轧温度过低时不利于热轧过程中的动态再结晶。卷曲温度制定在一个低的温度，主要是通过相图计算表明，在此温度区间不会有碳氮化合物析出，也可以避免后续固溶热处理，从而有利于提高材料的硬度和可抛光性。

热轧卷板在退火前进行1～3道次冷轧，道次压下量不小于10％，累计道次压下率不大于35％，在800～950℃低温退火后酸洗得到奥氏体不锈钢热轧卷板。

热轧卷板未进行退火酸洗直接进行冷轧，主要是由于热轧态采用高的终轧温度和低的卷曲温度，从而避免了第二相析出，且使材料保证了良好的硬度。冷轧1～3道次，主要是为了进一步提高奥氏体不锈钢的硬度，在冷变形的过程中，若单道次压下量过低，会导致变形无法渗透到材料心部，因此定为10％。如果累计道次压下率过大，会导致材料产生过多的马氏体形变，因此限定为不大于30％。在800～950℃低温退火主要是为了消除变形过程中形成的马氏体相变，从而有利于材料板形的改善和低磁性能的获得。

实施例1～5

根据本发明所述的奥氏体不锈钢成分，实施例1～5以及对比例1的成分列于表2。

采用电炉加AOD(氩氧炉)熔炼，浇注成连铸坯，热轧、冷轧，低温退火酸洗后得到奥氏体不锈钢卷板，该卷板具有较高的硬度、低的夹杂物等级和无第二相析出，因此得到了良好的抛光性能，且具有低磁性能，所有性能列于表3。对比例生产路径如下：

对比例1：其成分主要为304成分，未添加Al、Ca，其氧含量为0.007％，生产工艺与专利所述内容相同，结果表明，其磁导率较高，且抛光后显示材料表面存在大量微小凹坑、针眼等缺陷，严重的影响了其抛光性能。

对比例2：其成分同实施例2成分，但其生产按照传统生产工艺：热轧-退火-酸洗-冷加工变形，冷加工变形后材料具有比较高的硬度，虽然具有良好的抛光性能，但由于形变产生马氏体后导致材料不具有低磁性能，且板形不良。

对比例3：其成分同实施例3成分，但其热轧工艺采用传统工艺：终轧温度为990℃，卷曲温度为730℃，其他工艺同专利所述内容，抛光结果表明：材料由于碳化物的析出导致抛光后表面易锈蚀。

对比例4：其成分和热轧工艺同实施例4所述内容，冷轧后在1080℃退火，退火后材料硬度明显下降，导致抛光后光洁度较差，且材料损耗率较大。

表2、实施例和对比例成分

合金	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	Al	Ca	O	Ni-bal
													实施例1	0.035	0.51	1.39	0.011	0.001	18.24	8.63	0.14	0.02	0.003	0.0030	1.93
实施例2	0.039	0.48	1.37	0.011	0.002	18.01	8.97	0.082	0.04	0.004	0.0040	0.882
													实施例3	0.045	0.5	1.5	0.02	0.001	18.30	8.05	0.10	0.05	0.003	0.0040	0.395
实施例4	0.029	0.55	1.34	0.012	0.003	18.11	8.17	0.12	0.03	0.003	0.0035	0.6815
													实施例5	0.04	0.5	1.45	0.02	0.002	18.80	8.15	0.14	0.04	0.002	0.0030	0.97
对比例1	0.04	0.4	1.10	0.02	0.002	18.10	8.05	0.045	-	-	0.007	1.22

表3、实施例和对比例工艺参数和性能对比

合金	终轧温度	卷曲温度	冷轧压下率	退火温度	硬度	夹杂物等级	磁导率Gs/0e	抛光后表面状态
									实施例1	1030	680	25	950	270	1.5	1.0340	良好
实施例2	1025	620	11	900	245	2	1.04882	良好
									实施例3	1025	610	25	910	265	1.5	1.11503	良好
实施例4	1010	530	15	810	251	1	1.15869	良好
									实施例5	1010	610	15	900	273	1.5	1.07416	良好
对比例1	1000	630	23	890	260	4	1.802	凹坑针眼
									对比例2	980	745	14	1080	285	2	2.918	板形不良
对比例3	990	730	22	880	265	2	1.11503	易锈蚀
									对比例4	1020	610	24	1080	190	2	1.104	光洁度差

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

1.一种镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)根据如下配比熔炼、浇铸得到的连铸坯；

余量为Fe和不可避免的杂质；

并且，C+N＞0.10％；

4)在800～950℃进行低温退火热处理；

5)酸洗。

2.如权利要求1所述的镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：

该不锈钢的Ni-bal范围为0～2.0；

其中，所述的Ni-bal采用下式计算：

Ni-bal＝Ni％+30(C％+N％)+0.5Mn％-1.1(Cr％+1.5Si％+Mo％+0.5Nb％)+8.2。

3.如权利要求1所述的镜面抛光性良好的低磁奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤3)中进行1道次冷轧。