CN110923415B - 一种医用无镍型马氏体不锈钢及其制造工艺 - Google Patents

一种医用无镍型马氏体不锈钢及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于不锈钢制造技术领域，尤其涉及一种无镍型马氏体不锈钢及其制造工艺。本发明，包括以下重量百分比的化学元素：0.38～0.45％C,0.25～0.6％Si,0～0.6％Mn,0～0.02％P,0～0.005％S,15.2～17.0％Cr,1.5～2.0％Mo,0.2～0.38％V,0.17～0.22％N,其余Fe和不可避免的杂质。本发明所生产的马氏体不锈钢化学成分不含Ni，可以降低合金成本，所生产的马氏体不锈钢具有硬度、高耐腐蚀性，更加适合于制作骨科手术的外科植入物器械工具，钻头，铰刀，起子，钳子等需要旋转类、刃口类工具。

Description

一种医用无镍型马氏体不锈钢及其制造工艺
技术领域
本发明属于不锈钢制造技术领域，涉及一种无镍型马氏体不锈钢及其制造工艺。
背景技术
现有不锈钢中都含Ni元素，Ni是最常见的导致接触过敏的金属元素，在与人体直接和长时间接触的物品中Ni的存在可引起皮肤过敏，并可导致过敏反应，现有的骨科手术的外科植入物器械工具，如钻头，铰刀，起子，钳子等，都采用不锈钢作为原料制作，更容易对患者造成过敏反应，同时现有的不锈钢耐腐蚀性和耐磨性较差。
为了克服现有技术的不足，人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，如中国专利公开了一种铁素体不锈钢及其工艺 [申请号：201510552059.6]，包括Fe元素与改性化学元素，所述改性化学元素包括：以重量百分数计的元素，0≤C≤0.02％，0 ≤Si≤0.55％，0≤P≤0.025％，0≤S≤0.006％，0≤Ni≤0.40％， 0≤Cu≤0.06％，0≤Al≤0.04％，0≤N≤0.02％，还包含Cr、Mn、 Mo、Ti元素，其中Mo元素的质量百分数为0≤Mo≤0.05％，Cr、 Mn、Mo的重量百分数之间具有如下关系：Mo＝1.063Mn-1，0≤Mo ≤0.05％0.20％+4(C+N)％≤Ti≤0.50％本发明的铁素体不锈钢耐腐蚀、耐冲蚀，并且该制造工艺能够实现该铁素体不锈钢硬度的调整，使该铁素体不锈钢能够应用于核电站的换热器中，打破该中材料被国外垄断的局面，降低了成本。但是该方案仍然存在 Ni元素，在与人体直接和长时间接触的过程中，容易导致发生过敏反应，同时耐腐蚀性和耐磨性较差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种无镍型马氏体不锈钢。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种无镍型马氏体不锈钢，包括以下重量百分比的化学元素： 0.38～0.45％C,0.25～0.6％Si,0～0.6％Mn,0～0.02％P,0～0.005％S, 15.2～17.0％Cr,1.5～2.0％Mo,0.2～0.38％V,0.17～0.22％N,其余 Fe和不可避免的杂质。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢中，不含金属Ni，所述Cr 元素的重量百分比为：15～17.0％，Mo元素的重量百分比为： 1.5～2.0％，0.2～0.38％V，0.16～0.22％N。
一种无Ni型马氏体不锈钢的制造工艺，包括以下步骤：
步骤一：连铸或模铸，铸锭冷速≤10℃；
步骤二：热轧：铸坯加热温度1150℃～1250℃，开轧温度≤ 1180℃，终轧温度≥980℃，轧后钢板自然冷却；
步骤三：退火：退火温度780℃～900℃；
步骤四：冷轧；
步骤五：正火：正火温度1000℃～1150℃。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的步骤一中，连铸坯冷却速度≤10℃/min。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的锻造开坯加热温度为1000-1200℃，开坯始锻温度控制在 1050-1200℃，开坯终锻温度控制在900-1000℃。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的步骤一中，将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的步骤三中，退火完成后保温1-15分钟，取出水冷并进行酸洗。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的步骤四中，冷轧压下量为10％-25％。
在上述的一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺中，所述的步骤五中，正火完成后保温1-15分钟，取出空冷后进行酸洗。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明所生产的马氏体不锈钢化学成分不含Ni，可以降低合金成本，所生产的马氏体不锈钢具有硬度、高耐腐蚀性，更加适合于制作骨科手术的外科植入物器械工具，钻头，铰刀，起子，钳子等需要旋转类、刃口类工具。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是实施例1的热轧后钢的金相组织图。
图2是实施例1的正火后的组织图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种无镍型马氏体不锈钢，如图1、图2所示，包括以下重量百分比的化学元素：0.38％C,0.25％Si,0.6％Mn, 0.02％P,0.005％S,15.2％Cr,1.5％Mo,0.2％V,0.17％N,其余Fe 和不可避免的杂质，不含金属Ni，所述Cr元素的重量百分比为：15％，Mo元素的重量百分比为：1.5％。
在本实施例中，所生产的马氏体不锈钢化学成分不含Ni，可以降低合金成本，所生产的马氏体不锈钢具有硬度、高耐腐蚀性，更加适合于制作骨科手术的外科植入物器械工具，钻头，铰刀，起子，钳子等需要旋转类、刃口类工具。
一种无镍型马氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：连铸或模铸，铸锭冷速≤10℃；
步骤二：热轧：铸坯加热温度1150℃～1250℃，开轧温度≤ 1180℃，终轧温度≥980℃，轧后钢板自然冷却；
步骤三：退火：退火温度780℃～900℃；
步骤四：冷轧；
步骤五：正火：正火温度1000℃～1150℃。
具体地说，退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹，在热轧退火后采用冷轧，可对材料进行加工硬化，提高材料的表面硬度，正火后使得组织更细，切削性能加强。
所述的步骤一中，连铸坯冷却速度≤10℃/min。
本实施例中，避免冷却速度过快，导致连铸坯发生冷裂。
所述的锻造开坯加热温度为1000-1200℃，开坯始锻温度控制在1050-1200℃，开坯终锻温度控制在900-1000℃。
所述的步骤一中，将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯，大幅提高了金属收得率和铸坯质量，节约了能源。
所述的步骤三中，退火完成后保温1-15分钟，取出水冷并进行酸洗。
退火完成后保温1-15分钟，使无Ni型马氏体不锈钢变得有韧性，通过水冷方式进行降温，酸洗的目的一是去掉退火过程中在钢带表面形成的氧化层，二是对不锈钢表面进行钝化处理，提高钢板耐蚀性。
所述的步骤四中，冷轧压下量为10％-25％。
所述的步骤五中，正火完成后保温1-15分钟，取出空冷后进行酸洗。
所述的步骤五中，正火，又称常化，是将工件加热至Ac3(Ac 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从 727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30～50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺，正火冷却速度快于退火而低于淬火，因而正火组织要比退火组织更细一些，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值)，降低构件的开裂倾向，大大改善材料的综合力学性能和切削性能，酸洗则是去掉正火过程中在钢带表面形成的氧化层，同时是对不锈钢表面进行二次钝化处理，进一步提高钢板耐蚀性。
实施例2
本实施例提供一种无镍型马氏体不锈钢，如图1、图2所示，包括以下重量百分比的化学元素：0.45％C,0.6％Si,0.6％Mn, 0.02％P,0.005％S,16.5％Cr,1.9％Mo,0.4％V,0.25％N,其余Fe 和不可避免的杂质，不含金属Ni，所述Cr元素的重量百分比为： 16.5％，Mo元素的重量百分比为：1.9％。
实施例3
本实施例提供一种无镍型马氏体不锈钢，如图1、图2所示，包括以下重量百分比的化学元素：0.41％C,0.425％Si,0.15％Mn, 0.005％P,0.00125％S,15.75％Cr,1.7％Mo,0.3％V,0.205％N,其余Fe和不可避免的杂质，不含金属Ni，所述Cr元素的重量百分比为：15.75％，Mo元素的重量百分比为：1.7％。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神。

Claims (4)

1.一种医用无镍型马氏体不锈钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学元素：0.41% C, 0.425%Si, 0.15%Mn, 0.005%P, 0.00125%S, 15.75%Cr, 1.7%Mo, 0.3%V,0.205%N, 其余Fe和不可避免的杂质，不含金属Ni；
所述无镍型马氏体不锈钢的制造工艺，包括以下步骤：
步骤一：连铸，连铸坯冷却速度≤10℃/min；
步骤二：热轧：铸坯加热温度1150℃～1250℃，开轧温度≤1180℃，终轧温度≥980℃，轧后钢板自然冷却；
步骤三：退火：退火温度780℃～900℃，退火完成后保温1-15分钟，取出水冷并进行酸洗；
步骤四：冷轧，冷轧压下量为10％-25％；
步骤五：正火：正火温度1000℃～1150℃，正火完成后保温1-15分钟，取出空冷后进行酸洗。
2.根据权利要求1所述的一种医用无镍型马氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：连铸，连铸坯冷却速度≤10℃/min；
步骤二：热轧：铸坯加热温度1150℃～1250℃，开轧温度≤1180℃，终轧温度≥980℃，轧后钢板自然冷却；
步骤三：退火：退火温度780℃～900℃，退火完成后保温1-15分钟，取出水冷并进行酸洗；
步骤四：冷轧，冷轧压下量为10％-25％；
步骤五：正火：正火温度1000℃～1150℃，正火完成后保温1-15分钟，取出空冷后进行酸洗。
3.根据权利要求2所述的一种医用无镍型马氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于，所述的步骤一中，将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。
4.根据权利要求3所述的一种医用无镍型马氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。
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Denomination of invention: A medical nickel free martensitic stainless steel and its manufacturing process

Effective date of registration: 20220329

Granted publication date: 20211207

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. South Lake branch

Pledgor: Zhejiang aobamei new materials Co.,Ltd.

Registration number: Y2022330000422