CN102260833B

CN102260833B - 高性能b4003m货车用不锈钢

Info

Publication number: CN102260833B
Application number: CN2010101840573A
Authority: CN
Inventors: 叶晓宁; 刘竑
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Desheng Stainless Steel Co., Ltd.
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-05-25
Also published as: CN102260833A

Abstract

本发明涉及一种高性能B4003M货车用不锈钢，其成分质量百分比含量为：C：0.010～0.015，Si：0.20～0.60，Mn：0.80～2.5，Cr：11.0～13.0，P：≤0.040，S：≤0.010，Ni：0.60～1.5，N：≤0.020，Cu：≤0.20，O：≤0.0050，Ti：0.10～0.30，C+N：≤0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。所述不锈钢屈服强度达到350MPa以上，延伸率达到25％以上。在整个带钢长度上，带钢性能十分均匀，提高了成品带钢的成材率。

Description

高性能B4003M货车用不锈钢

技术领域

本发明涉及不锈钢带钢轧制技术，特别涉及铁素体不锈钢热轧生产和不锈钢热处理技术。

背景技术

一般情况下，铁素体不锈带钢屈服强度偏低，为260～290MPa。为了制造货车用不锈钢，本领域技术人员往往通过提高钢中Mn、Cr等元素的含量来提高钢的强度。如公开号为CN101410543的申请，公开了一种冲击吸收特性优异的结构构件用不锈钢板，其Cr、Ni、Mn、Cu的含量均偏高，虽然提高了强度，却使其焊接性能和低温冲击性能降低，不能够满足变形加工的需要。

为了改善钢的焊接性能，本领域技术人员往往采用加入合金元素的方法。如公开号为EP1323841的专利，公开了一种用于铁路车辆的马氏体不锈钢薄板，其中加入了合金以改善材料的焊接性能，但同时也大大增加了成本。

此外，普通铁素体不锈钢采用1100～1180℃的板坯加热温度，热轧带钢的终轧温度约930℃。带钢卷取前的冷却温度较高，在带钢热轧完成后，不做特别的冷却处理。带钢的卷取温度一般控制在750～850℃。此类铁素体不锈带钢热轧后，还需进一步冷轧至薄规格，方可用于制造铁路货车，因而使得制造工艺相对复杂，增加了制造成本。

因此，亟需一种具备高强度和焊接性能，且生产成本较低的货车用不锈钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路货车用高屈服强度、高耐磨性、抗一般性综合腐蚀的铁素体不锈钢材料。

为实现上述目的，本发明所提供的钢，其成分质量百分比含量为：C： 0.010～0.015，Si：0.20～0.60，Mn：0.80～2.5，Cr：11.0～13.0，P：≤0.040，S：≤0.010，Ni：0.60～1.5，N：≤0.020，Cu：≤0.20，O：≤0.0050，Ti：0.10～0.30，C+N：≤0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。

为实现上述目的，本发明还进一步提供了一种不锈钢，其成分质量百分比含量为：C：0.010～0.015，Si：0.20～0.60，Mn：1.40～1.60，Cr：11.5～12.5，P：≤0.040，S：≤0.010，Ni：0.80～1.0，N：0.007～0.015，Cu：≤0.20，O：≤0.0050，Ti：0.15～0.25，C+N：≤0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。

此外，本发明还提供了上述钢材料的一种制造方法，依次包括冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗。

优选地，所述热轧依次包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取。

优选地，所述退火在罩式炉内进行，温度为700～750℃；升温速度为200℃/小时；保温时间为30mm/小时。

优选地，所述加热依次包括热回收段、预热段、加热I段、加热II段和均热段。

优选地，所述粗轧变形率为75％～85％，末道次轧制变形速度范围为8s^-1～12s^-1，出口温度大于980℃。

优选地，所述精轧的末道次轧制变形速度范围为60s^-1～90s^-1，出口温度大于950℃。

优选地，所述冷却速度控制在30～60℃/S。

优选地，所述卷取温度为760℃。

优选地，所述热回收段温度为700℃～900℃，加热时间为45～55分钟。

优选地，所述预热段温度为700℃～900℃，加热时间为30～40分钟。

优选地，所述加热I段温度为900～1000℃，加热时间为30～40分钟。

优选地，所述加热II段温度为1000～1100℃，加热时间为30～40分钟。

优选地，所述均热段温度为1090～1100℃，保温时间为30～40分钟。

下面将进一步说明本发明。

本发明钢中C的含量较低，并添加了不足1％的Ni，使得高温钢中奥氏体组织比例较高，在空冷至室温条件下，可获得铁素体+马氏体双相组织。按照不锈钢空冷后的组织定义该钢种，属于铁素体+马氏体双相不锈钢。

以下将本发明钢成分的设计进行说明：

C：C是不锈钢中的重要元素，本发明属于低碳Fe-Cr不锈钢，C在钢中有扩大奥氏体区的作用，可以提高铁的强度，但又显著降低钢的塑、韧性。然而，C的增加易于与钢中Cr结合，在晶界形成富铬碳化物，导致Cr贫化而引起晶间腐蚀和耐蚀性的下降。因此，控制C质量百分含量为0.010～0.015。

Si：Si含量的增加，会使钢的塑、韧性下降，耐蚀性降低，从而影响钢的焊接性。因此，应尽可能降低钢中硅含量。本发明控制其质量百分含量为0.20～0.60。

Mn：Mn是奥氏体形成元素，可用来代替钢中昂贵的Ni元素，但仅限于在组织上为获得奥氏体耐代Ni，不能在耐蚀性方面代镍。Mn的加入量过多对耐蚀性无益。

Cr：随着钢中Cr含量增加，晶间腐蚀敏感性下降，钢的强度也会提高，但钢的塑性、韧性和冷成型性等会有所降低。Cr能显著提高不锈钢的抗氧化性、抗硫化性以及高温强度。

P：P在钢中为杂质元素，对钢的塑、韧性、耐蚀等性能有害，在生产过程中尽可能降低钢中P含量，减少其有害作用。

S：S在钢中为杂质元素，对钢的高温塑性、韧性、耐蚀性能均不利，在生产过程中尽可能降低钢中S含量，减少其有害作用。

Ni：Ni为奥氏体形成元素。可能促进不锈钢钝化膜的稳定性，可使具有脆性转变温度的一些不锈钢的脆性温度下移。Ni可以提高钢的冷成型性和焊接性。

N：N是奥氏体形成元素，可以提高钢的强度，却对铁素体不锈钢的低温冲击能力存在不利影响。在含Nb、Ti的不锈钢中促进氮化物的析出，不利于钢耐晶间腐蚀能力的稳定和提高。

Cu：随着钢中Cu含量的增加，不锈钢的热塑性降低，从而影响钢的热加工性能。因此控制其质量百分含量为≤0.20。

O：O对钢的纯净度有不利影响，随着O含量的提高钢中氧化物夹杂增加，影响钢的表面质量和性能。因此钢中O含量尽可能控制较低水平。控制O含量主要是考虑钢中氧含量与夹杂物含量有关系，控制总O含量可以尽可能降低夹杂物含量，提高成型性。

Ti：Ti为稳定化元素，又是铁素体形成元素，在钢中与碳、氮的结合力强，通过与C的结合形成TiC，避免了Cr与碳化合物的形成，提高了钢的耐晶间腐蚀的能力。但是过多Ti的加入，会使钢的表面质量恶化。优选质量百分含量为0.15～0.25，既保证钢的耐腐蚀性能，又主要考虑保证材料表面质量。

C+N：避免C、N元素在钢的总量过高引起钢的低温韧性的降低。当钢中C+N含量≤0.030时，通过工艺控制可使钢的-40℃冲击功达到40J以上。

同时，本发明控制不锈钢的制造工艺条件：

在钢的奥氏体区(950～1100℃)完成带钢热轧，可以避免第二相组织对热变形的不利影响。

在带钢热轧完成后，迅速冷却至760℃可以保留带钢轧制变形过程中充分细化的晶粒状态、析出物的弥散分布状态、组织中的高位错状态，为提高钢的产品屈服强度奠定良好的基础。

带钢在760℃完成卷取，并空冷至室温，完成了部分奥氏体向铁素体组织的转变，为带钢下一步热处理奠定基础。

热轧带钢在罩式炉内退火处理。罩式退火炉带有内、外罩，钢卷竖直放置于内罩，内外罩之间用燃气加热。钢卷立式可层垛，一个炉子可垛放3～4个钢卷，以钢卷装满罩式炉为准。炉子内部有强制对流风机，便于均匀炉内的温度，提高钢卷的加热速度。带钢厚度可以为3～30mm，宽度不限，带钢钢卷重量小于30t。带钢钢卷经整体加热到700～750℃的温度后，保温时间20～30小时，具体保温时间按30mm/小时计算。然后钢卷随炉冷却至500℃，去除外罩，继续冷却至400℃以下后，可以去除内罩。钢卷经热处理后，带钢力学性能可以达到目标要求，并且使带钢性能均匀化。

与现有热轧热成形用钢板相比，本发明具有以下有益效果：

采用本发明的工艺方法，可以充分利用热轧生产工艺，将热轧工艺和热处理相结合，实现了带钢性能均匀化，提高了带钢屈服强度和延伸率性能水平。并为带钢的焊接性能的提高创造了良好的基材条件。

本发明的方法可以使钢的成分得到有效利用，在获得相同高强度的条件下，降低了带钢成品的生产成本，节约了合金原料资源，改变了铁素体不锈钢强度难以提高的技术瓶颈，使低成本铁素体-马氏体不锈钢在热处理后得到较高的屈服强度和抗拉强度性能，并且有较好的的塑性，满足变形加工的需要。

经过该工艺生产的B4003M货车用不锈钢组织晶粒度充分细化，晶粒直径达到2～8μm。钢中的钛化物、铌化物弥散析出，由于热处理温度较低，带钢组织中的位错密度较大，综合上述因素，晶粒细化、钛铌化物的弥散析出、较大的位错密度均起到了使带钢强度的作用，并保证了带钢具有较好的延伸性能。

本发明带钢屈服强度达到350MPa以上，延伸率达到25％以上。在整个带钢长度上，带钢性能十分均匀，提高了成品带钢的成材率。

具体实施方式

按照本发明钢种的化学成分要求，经冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗以制造不同规格的钢材料样品。表1为实施例钢的化学成分，表2是工艺过程的控制温度，表3是实施例钢在所述温度下保温20小时后的力学性能，依据国标GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法测得。

表1实施例的化学成分(wt％)

序号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	Ti
										1	0.010	1.00	2.50	0.040	0.010	11.0	0.60	0.020	0.10
2	0.011	0.80	2.00	0.030	0.005	11.5	0.70	0.015	0.15
										3	0.012	0.60	1.80	0.020	0.003	12.5	0.80	0.013	0.20
4	0.013	0.40	1.30	0.010	0.001	13.0	0.90	0.010	0.25
										5	0.015	0.20	0.80	0.025	0.002	12.0	1.0	0.007	0.30

表2工艺过程控制温度

序号	均热温度	精轧温度	卷取温度
				1	1070	950	760
2	1080	960	750
				3	1090	970	740
4	1100	955	770
				5	1110	965	780

表3实施例钢力学性能

Claims

1.一种高性能B4003M货车用不锈钢，其成分质量百分比含量为：

C： 0.010～0.015

Si： 0.20～0.60

Mn： 0.80～2.5

Cr： 11.0～13.0

P： ≤0.040

S： ≤0.010

Ni： 0.60～1.5

N： ≤0.020

Cu： ≤0.20

O： ≤0.0050

Ti： 0.10～0.30

C+N： ≤0.030

其余为Fe和不可避免的杂质；

所述不锈钢是通过包含如下步骤的方法制造：

冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗，所述热轧依次包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取；

所述加热依次包括热回收段、预热段、加热I段、加热II段和均热段；

所述热轧在950-1100℃进行；

所述冷却，速度控制在30～60℃/s；

所述卷取，温度为760℃；

所述退火在罩式炉内进行，温度为700～750℃；升温速度为200℃/小时；保温时间为30mm/小时。

2.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其中

C： 0.010～0.015

Si： 0.20～0.60

Mn： 1.40～1.60

Cr： 11.5～12.5

Ni： 0.80～1.00

N： 0.007～0.015

Ti： 0.15～0.25。

3.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述粗轧变形率为75％～85％，末道次轧制变形速度范围为8s^-1～12s^-1，出口温度大于980℃。

4.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述精轧的末道次轧制变形速度范围为60s^-1～90s^-1，出口温度大于950℃。

5.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述热回收段温度为700℃～900℃，加热时间为45～55分钟。

6.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述预热段温度为700℃～900℃，加热时间为30～40分钟。

7.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述加热I段温度为900～1000℃，加热时间为30～40分钟。

8.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述加热II段温度为1000～1100℃，加热时间为30～40分钟。

9.如权利要求1所述的高性能B4003M货车用不锈钢，其特征在于，所述均热段温度为1070～1120℃，保温时间为30～40分钟。