CN106811702B

CN106811702B - 一种无磁不锈钢

Info

Publication number: CN106811702B
Application number: CN201510844954.5A
Authority: CN
Inventors: 肖勇
Original assignee: Chengdu Jiushidu Industrial Product Design Co Ltd
Current assignee: Beijing-Tianjin-Hebei Iron and Steel Union (Qian'an) Collaborative Innovation Research Institute Co., Ltd.
Priority date: 2015-11-28
Filing date: 2015-11-28
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2035-11-28
Also published as: CN106811702A

Abstract

本发明公开了一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.13%‑0.17%，镍为4%‑7%，铬为9%‑15%，锰为9%‑11%，铌为0.58%‑0.77%，钒为0.13%‑0.32%，钼为1.3%‑1.8%，钛为3%‑4%，稀土为0.23%‑0.53%，银为0.056%‑0.15%，铜为0.5%‑0.9%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。通过改变合金配比和添加具有杀菌功能的合金元素，使不锈钢具备优秀性能的先决条件，然后通过优化冶炼工艺和热处理工艺，使不锈钢在具备优秀的机械性能情况下，还能兼具杀菌、抑菌的功能，改变现有抑菌不锈钢的尴尬局面。

Description

一种无磁不锈钢

技术领域

本发明涉及一种合金材料，特别涉及一种新型无磁不锈钢。

背景技术

目前，国内工业上广泛使用的无磁钢是18-8型奥氏体型不锈钢，无磁钢的冶炼及加工技术在国内已经十分成熟。但是，随着人们对材料的性能要求越来越高，该材料在使用过程中强度和耐磨性越来越不能满足人们的要求，特别是在恶劣环境下工作，其耐腐蚀性和耐磨性显著不足，不仅影响外观质量，同时极大的影响该材料的使用寿命，导致相应成本增加，安全事故易发。同时，在用于装载食品的器皿中，大多数不锈钢都不具有抑菌功能，而市面上流通的抑菌不锈钢其性能却低于一般不锈钢，人们在抑菌和机械性能的抉择中，往往会选择后者，导致抑菌不锈钢得不到人们认可。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新型无磁不锈钢，通过改变合金配比和添加具有杀菌功能的合金元素，使不锈钢具备优秀性能的先决条件，然后通过优化冶炼工艺和热处理工艺，使不锈钢在具备优秀的机械性能情况下，还能兼具杀菌、抑菌的功能，改变现有抑菌不锈钢的尴尬局面。

本发明采用的技术方案如下：一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.13%-0.17%，镍为4%-7%，铬为9%-15%，锰为9%-11%，铌为0.58%-0.77%，钒为0.13%-0.32%，钼为1.3%-1.8%，钛为3%-4%，稀土为0.23%-0.53%，银为0.056%-0.15%，铜为0.5%-0.9%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

进一步，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.15%，镍为6%，铬为13%，锰为9%，铌为0.62%，钒为0.28%，钼为1.5%，钛为3.7%，稀土为0.53%，银为0.13%，铜为0.7%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

进一步，所述新型无磁不锈钢通过以下步骤制得：

步骤1、用中频感应电炉熔炼，将原料铁放入转炉中加热熔化，待原料铁全部熔化后，调节熔池温度，使熔池温度控制在1580℃左右，然后向熔池中加入脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，对熔池里的铁水进行脱碳、脱硫、脱氧；

步骤2、脱碳、脱硫、脱氧工序完成后，升温熔池温度，使之达到1600℃左右，保持5min，然后向熔池中，连续加入铬铁，锰铁和镍粒，使熔池中的铬含量、锰含量、镍含量达到预定要求，调节温度，使温度控制在1610℃，保持5min；

步骤3、步骤2完成后，加入脱氧剂进行二次脱氧，之后加入钼铁、铌铁、钒铁和钛铁，熔炼快结束时，加入稀土，使钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，准备浇注，浇铸方法为蜡模浇铸，浇铸完后，待钢锭成型完毕，取出钢锭，清理表面渣滓，去除冒口；

步骤4、均匀化退火：浇铸完成后，在热处理炉中，将步骤3中得到的钢锭加热至1200℃，升温速率为130℃/h，然后保温6h，再随炉冷却至室温；

步骤5、均匀化退火完成后，将钢锭置于热处理炉中，加热钢锭至930℃，保温3h，再随炉冷却至室温；

步骤6、步骤5完成后，用机械加工的方法除去钢锭表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整；

步骤7、将机械加工完后的钢锭置于加热炉中，将钢锭加热至1050℃，升温速率为90℃/h，一次锻压下，将钢锭锻造成所需规格的板材；

步骤8、将锻压完成后的板材置于热处理炉中，加热板材至630℃，升温速率为80℃/h，然后保温3h，再随炉冷却至室温。

进一步，将得到的板材用线切割的方式切割成方便存储和使用的板材，用机械加工的方式将线切割后的板材加工成所需形状和尺寸的成品，然后将得到的成品进行固溶处理，即将成品置于热处理炉中，加热成品至1120℃，升温速率为100℃/h，保温4h，然后再水淬至室温。

进一步，所述成品固溶处理后还需将成品进行热处理，即将固溶处理后的成品置于热处理炉中，加热至800℃，升温速率为70℃/h，保温6h，然后空冷却至室温。

本发明的抑菌不锈钢的配方和现有抗菌不锈钢的配方中的主要元素一样，不同的是改变了各元素的组分比和添加了微量元素，一方面是为了提高不锈钢的机械性能，另一方面使不锈钢能更好地发挥出抑菌、杀菌功能，在提高不锈钢耐腐蚀性方面，在钢中添加了钒、钛和铌微量元素，钒、钛和铌能在钢中形成稳定碳化物，能够有效避免在晶界上沉淀出铬碳化物导致不锈钢的晶间腐蚀，考虑到储奶罐的应用场合，在抑菌不锈钢中加了相当量的钼，钼在钢中能形成稳定的钝化膜，提高钢耐酸碱的性能，提高钢抗晶间腐蚀的能力，这些合金元素还能提高钢的强度、硬度和耐磨性等综合性能；在抑菌方面，铜和银是起抗菌作用的主要元素，铜、银元素的单独加入都可以提高钢的抗菌性能，铜元素起抗菌作用的前提是通过高温时效过程在基体中弥散析出ε-Cu 相才能产生抗菌效果，并且提高铜含量后奥氏体不锈钢的热塑性下降，所以加铜后钢的工艺成本提高、热加工性能劣化，银的抗菌机理为，银离子与细胞膜和膜蛋白结合，破坏细菌立体结构，致使细菌死亡，银还能将氧催化成活性氧，活性氧具有杀菌能力，研究表明，银抗菌能力是铜的100 倍，为使钢的抑菌效果达到最优，本发明的抑菌不锈钢改变了原有合金元素的组分比，然后将铜和银配合使用，让钢中的铜在时效形成ε-Cu 相后促进银离子在钢表面钝化膜的穿越能力，形成复合抗菌机制，使钢达到最佳抑菌效果。由于本发明为低碳合金钢，故本身塑性和韧性很好，同时为了解决低碳钢硬度强度低的缺点，改变钢中铬、锰、镍和硅元素的合金配比，使这些合金元素相互配合，以增强钢的硬度和强度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，使钢具有较高的强度和硬度

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过改变合金配比和添加具有杀菌功能的合金元素，使不锈钢具备优秀性能的先决条件，然后通过优化冶炼工艺和热处理工艺，使不锈钢在具备优秀的机械性能情况下，还能兼具杀菌、抑菌的功能，改变现有抑菌不锈钢的尴尬局面。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.15%，镍为6%，铬为13%，锰为9%，铌为0.62%，钒为0.28%，钼为1.5%，钛为3.7%，稀土为0.53%，银为0.13%，铜为0.7%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质，所述新型无磁不锈钢通过以下步骤制得：

步骤4、均匀化退火：浇铸完成后，在热处理炉中，将步骤1中得到的钢锭加热至1200℃，升温速率为130℃/h，然后保温6h，再随炉冷却至室温；

在本实施例中，将得到的板材用线切割的方式切割成方便存储和使用的板材，用机械加工的方式将线切割后的板材加工成所需形状和尺寸的成品，然后将得到的成品进行固溶处理，即将成品置于热处理炉中，加热成品至1120℃，升温速率为100℃/h，保温4h，然后再水淬至室温；所述成品固溶处理后还需将成品进行热处理，即将固溶处理后的成品置于热处理炉中，加热至800℃，升温速率为70℃/h，保温6h，然后空冷却至室温。

实施例二

一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.18%，镍为3.15%，铬为8.71%，锰为11.8%，硅4.80%，铌为0.57%，钒为0.23%，钼为1.5%，钛为3.56%，稀土为0.31%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质，所述新型无磁不锈钢通过以下步骤制得：

实施例三

一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.21%，镍为3%，铬为13%，锰为11%，硅5%，铌为0.48%，钒为0.13%，钼为1.7%，钛为4%，稀土为0.27%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质，所述新型无磁不锈钢通过以下步骤制得：

实施例四

一种新型无磁不锈钢，所述新型无磁不锈钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.21%，镍为5%，铬为13%，锰为8%，硅4%，铌为0.48%，钒为0.13%，钼为1.7%，钛为4%，稀土为0.33%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质，所述新型无磁不锈钢通过以下步骤制得：

将上述各实施例得到的成品中各取一试样进行力学性能测试，结果如下表所示：

在室温条件下，将上述各实施例得到的成品的试样经热处理后处理成平直试样，然后在模具上均匀弯曲180度，卸载力后，取出试样，测量试样的弹性回弹角Θ_e，然后将变形后的试样650℃回复退火，测量记忆回复角Θ_m，试样预变形量ε，形状回复率η，可回复变形量ε_r，塑性变形ε_p，得到下表：

通过对比两表格，可以得到，屈服强度和抗拉强度之差值大形状记忆效应就好的规律，而延伸率决定了合金的可加工性能，延伸率越高可加工性越好，因此本发明的新型无磁不锈钢在原有无磁不锈钢的基础之上，通过改变合金成分和添加新成分，大幅改变钢材的机械性能，同时，通过改变制备工艺，控制工艺过程中的参数，来改变钢材的结构组织，得到的钢材各项性能良好，耐腐蚀性强。同时，为了测试其除菌、抑菌效果，将各实施例中得到的成品制成试样，按JIS Z2801-2000抗菌加工制品-抗菌性能试验方法和抗菌效果的标准进行试验，其结果为：大肠杆菌抗菌率为不低于99%，金黄色葡萄球菌抗菌率为不低于99%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无磁不锈钢，其特征在于，所述无磁不锈钢的组分按重量百分比计算为：碳为0.13%-0.17%，镍为4%-7%，铬为9%-15%，锰为9%-11%，铌为0.58%-0.77%，钒为0.13%-0.32%，钼为1.3%-1.8%，钛为3%-4%，稀土为0.23%-0.53%，银为0.056%-0.15%，铜为0.5%-0.9%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的无磁不锈钢，其特征在于，所述无磁不锈钢的组分按重量百分比计算为：碳为0.15%，镍为6%，铬为13%，锰为9%，铌为0.62%，钒为0.28%，钼为1.5%，钛为3.7%，稀土为0.53%，银为0.13%，铜为0.7%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

3.如权利要求2所述的无磁不锈钢，其特征在于，所述无磁不锈钢通过以下步骤制得：

步骤1、用中频感应电炉熔炼，将原料铁放入转炉中加热熔化，待原料铁全部熔化后，调节熔池温度，使熔池温度控制在1580℃，然后向熔池中加入脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，对熔池里的铁水进行脱碳、脱硫、脱氧；

步骤2、脱碳、脱硫、脱氧工序完成后，升温熔池温度，使之达到1600℃，保持5min，然后向熔池中，连续加入铬铁，锰铁和镍粒，使熔池中的铬含量、锰含量、镍含量达到预定要求，调节温度，使温度控制在1610℃，保持5min；

4.如权利要求3所述的无磁不锈钢，其特征在于，将得到的板材用线切割的方式切割成方便存储和使用的板材，用机械加工的方式将线切割后的板材加工成所需形状和尺寸的成品，然后将得到的成品进行固溶处理，即将成品置于热处理炉中，加热成品至1120℃，升温速率为100℃/h，保温4h，然后再水淬至室温。

5.如权利要求4所述的无磁不锈钢，其特征在于，所述成品固溶处理后还需将成品进行热处理，即将固溶处理后的成品置于热处理炉中，加热至800℃，升温速率为70℃/h，保温6h，然后空冷却至室温。