CN114000061A - 一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢 - Google Patents

一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比如下：C：0.01～0.03%；Mn≤0.5%；Si≤0.5%；P:≤0.04%；S:≤0.003%；Cr：12.0～13.0%；N：0.01～0.03%；B：0.003～0.005%；且0.02%≤（C+N）≤0.04%；余量为铁及不可避免杂质；所述低铬铁素体不锈钢的制造方法包括以下步骤：（1）按前述的化学成分进行冶炼；（2）连铸钢坯；（3）热轧；所述热轧初始温度为1160℃～1180℃；热轧后卷曲温度大于820℃；（4）酸洗；（5）冷轧；（6）退火酸洗：所述退火温度为800℃～820℃，保温时间10～30s。本发明通过化学成分的优化设计，可以提高材料的热轧加工性能，将热轧温度和卷曲温度较同类常规材料提高20℃以上，明显提高材料的冷加工塑性。

Description

一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢
技术领域
本发明涉及不锈钢冶炼工艺，尤其涉及一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢。
背景技术
SUS410、SUS430等中低铬铁素体不锈钢是近些年市场上最为常见的铁素体不锈钢。此类钢种以其成本低，冲压性能优良的优势，广泛用于制品等行业，特别是在餐厨具行业应用比例最大，其市场占有量还在不断增加。由此可见，成本低性能优良的铁素体不锈钢必将越来越受到市场青睐。
低铬铁素体不锈钢在高温时处于奥氏体和铁素体的两相组织区间，由于奥氏体组织与铁素体组织的高温力学性能不同，导致两相组织变形不协调，两相组织的相界处容易开裂，这样就导致热加工性能较差，热轧生产时容易产生边裂等缺陷。中国专利申请号201210020032.9 公开了一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法，其各化学元素质量百分配比为： C：0.02～0.035％； Mn≤0.5％； Si≤0.5％； Cr：14.0～16.0％； N：0.01～0.03％； B：0.001～0.002％； V：0.05～0.1％；且0.04％＜(C+N)＜0.06％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。其通过成分设计的调整提升了低铬铁素体不锈钢的耐腐蚀性能、热加工性能以及力学性能，使得热轧无边裂缺陷。
发明人在低铬素体不锈钢的进一步研究中发现，前述专利仅考虑到热轧边裂问题，其冷加工塑形仍有待提升，并且该专利合金中Cr、V等元素含量较高，会增加较多的原料成本。制品行业对材料的冷加工塑性要求很高，如何在现有技术的基础上提高冷加工塑性是该类材料研发技术的重点和难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢。
实现本发明目的的技术方案是：一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比如下：C：0.01～0.03%；Mn ≤0.5%；Si ≤0.5%；P: ≤0.04%；S: ≤0.003%；Cr：12.0～13.0%；N：0.01～0.03%；B：0.003～0.005%；且0.02%≤（C+N）≤0.04%；余量为铁及不可避免杂质。
所述具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢的制造方法包括以下步骤：
（1）按前述的化学成分进行冶炼；
（2）连铸钢坯；
（3）热轧；所述热轧初始温度为1160℃～1180℃；热轧后卷曲温度大于820℃；
（4）酸洗；
（5）冷轧；
（6）退火酸洗：所述退火温度为800℃～820℃，保温时间10～30s；
上述工艺步骤未提及工艺参数限定的均为现有一般工艺参数。
在本发明成分设计中：
碳：碳是增加合金强度的元素，对于本技术方案而言，在增加强度的同时，还不能损失材料塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将碳元素含量控制在0.01～0.03%范围内。
锰：在本技术方案中，锰元素对提高材料强度起到一定的有利作用，但过多时会降低材料的塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将其控制在0.5%以下。
硅：在本技术方案中，硅是作为脱氧剂加入的，但加入过多会降低材料塑性，因此发明人将其控制在0.5%以下。
铬：铬是改善耐蚀性的重要元素。在本技术方案中，发明人通过试验发现，当铬元素含量低于12%时，材料的耐腐蚀性能就会较差，不能达到使用要求。但若超过13%时，又会增加合金制造成本，因此将其含量控制在12～13%范围内。
氮：本技术方案中，氮元素可以增加材料强度，为了保证材料具有优良的塑性和耐腐蚀性能，发明人将氮元素含量控制在0.01～0.03%范围内。
硼：本技术方案通过使用硼来改善材料的热加工性能，提高材料的热轧温度和卷曲温度，进而提高材料的冷加工塑性。在低铬铁素体不锈钢进行热轧生产时，硼元素可以阻碍硫化物等低熔点化合物向两相组织的相界处扩散析出，使两相组织的相界结合力得到增强，从而提高了热加工性能。硼含量过低时，对热加工性能的改善作用不大；但过高时，会有低熔点的硼化物在相界析出，反而会降低热加工性能。针对本发明所述材料合金体系的特点，硼较适合范围为0.003～0.005%。此时，材料热轧温度和卷曲温度较同类常规材料可以提高20℃以上，进而使材料的冷加工塑性明显提高。
碳+氮：对本技术方案来说，碳、氮含量的控制是非常关键的。发明人通过试验发现，对于本技术方案所涉及材料的合金体系，当碳、氮含量过低时材料的生产难度加大，造成生产成本增加；而当碳、氮过高时材料的热加工性能和冷加工塑性均会降低。因此，针对本发明所述材料合金体系的特点，控制0.02％≤C+N≤0.04％较适合，其目的是既可以保证不锈钢具有优良的热加工性能和冷加工塑性，又容易生产制造。
本技术方案中的杂质元素主要是磷元素和硫元素，其含量均应当尽可能地低，要求P: ≤0.04%；S: ≤0.003%。其中硫元素含量较高时会明显损害材料的热加工性能，因此需要进行严格控制。
相应地，本发明还提供了该铁素体不锈钢的热轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，得到热轧产品。
优选地，在上述的铁素体不锈钢的热轧产品的制造方法中，所述冶炼步骤中采用电炉-AOD两步法进行冶炼。
优选地，所述化学成分的重量百分比如下C：0.012～0.022%；Mn ：0.24～0.25%；Si0.26～0.32%；P:0.024～0.0.032%；S:0.002～0.003%；Cr：12.5～12.6%；N：0.011～0.017%；B：0.0033～0.0035%；且0.023%≤（C+N）≤0.039%。此成分设计下冷加工塑性最佳。
相应地，本发明还提供了该铁素体不锈钢的冷轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，冷轧，退火，酸洗，得到冷轧产品。
在本发明低铬铁素体不锈钢的制造方法中，所述热轧初始温度为：1160～1180℃；热轧后卷曲温度大于820℃。热轧初始温度小于1160℃时很难保证卷曲温度，进而损失材料的冷加工塑性；热轧初始温度大于1180℃时容易产生热轧边裂缺陷。热轧后卷曲温度小于820℃时很难保证材料具有优良的冷加工塑性。
所述退火温度（冷轧后的退火）为：800～820℃，保温时间10～30s。退火温度小于800℃时很难实现材料充分退火，会损失材料的冷加工塑性。退火温度大于820℃时材料中易产生马氏体组织，也会损失材料的冷加工塑性。
从上述技术方案可以看出，无论是热轧产品还是冷轧产品，采用本技术方案制得的铁素体不锈钢产品，在完成热轧后无需进行退火加工，直接进行酸洗加工，缩短了生产流程，降低了生产成本。此外，通过化学成分的优化设计，可以提高材料的热轧加工性能，从而将热轧温度和卷曲温度较同类常规材料提高20℃以上，进而可以明显提高材料的冷加工塑性。
本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢由于采用了上述技术方案，使得其较之现有的常规低铬铁素体不锈钢具有以下优点：
1. 本发明所述的铁素体不锈钢具有优良的热加工性能和冷加工塑性，满足了制品行业的更高要求；
2. 本发明所述的铁素体不锈钢的制造工艺简单，易操作，有效地降低了材料的制造成本。
具体实施方式
以下对本发明较佳实施例进行详细说明。
实施例1：
一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比如下：C：0.017%，Si：0.29%，Mn：0.28%，P：0.0028%，S：0.003%， Cr：12.4%， N：0.016%，B：0.0032%，其余为Fe和不可避免杂质。
所述具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢的制造工艺如下：
（1）按前述的化学成分采用电炉-AOD两步法对原料进行冶炼；
（2）连铸钢坯：将冶炼得到的钢液连铸成钢坯，钢坯厚200mm；
（3）热轧；将钢坯热轧至3mm厚的带钢，热轧初始温度约1170℃，热轧后卷曲温度约830℃；
（4）酸洗；
（5）冷轧：将酸洗后的带钢冷轧至0.5mm厚；
（6）退火酸洗：所述退火温度约810℃，保温时间约20s。
实施例2～5
实施例2～5采用与实施例1相同的冶炼方式，区别在于各成分占比各有不同，具体如表1所示。其中，表1同时给出了SUS410S不锈钢成分作为对比例。表2记载了实施例1～5以及对比例1～4的主要工艺参数。
表1 单位：重量百分比
C Si Mn P S Cr N B C+N
实施例1 0.017 0.29 0.28 0.028 0.003 12.4 0.016 0.0032 0.033
实施例2 0.015 0.26 0.24 0.027 0.001 12.5 0.019 0.0032 0.034
实施例3 0.022 0.32 0.25 0.032 0.002 12.5 0.017 0.0033 0.039
实施例4 0.012 0.26 0.24 0.024 0.003 12.6 0.011 0.0035 0.023
实施例5 0.013 0.37 0.31 0.029 0.002 12.8 0.012 0.0037 0.025
对比例1 0.025 0.27 0.38 0.031 0.001 12.5 0.022 0.0045 <i>0.047</i>
对比例2 0.026 0.48 0.30 0.024 0.002 12.3 0.011 <i>0.0018</i> 0.037
对比例3 0.013 0.42 0.26 0.021 0.003 12.5 0.017 <i>0.0063</i> 0.030
对比例4 0.029 0.37 0.35 0.029 0.002 12.3 0.023 - 0.052
表2
Figure 50121DEST_PATH_IMAGE002
本发明对实施例1～5以及对比例1～4制得的产品进行了力学性能检测（试验标准：GB/T 228-1987），同时还按照不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法（试验标准：GB/T 17897-1999）进行了耐腐蚀性能测试，检测结果见表3。
表3
Figure 596290DEST_PATH_IMAGE004
由表3可以看出，本实施例中的铁素体不锈钢的延伸率均在34%以上，具有良好的冷加工塑性；耐腐蚀性能与常规SUS410S不锈钢相当；随着B元素的加入，材料热塑性得到提高，在热轧时边部质量良好，无边裂缺陷产生。从对比例中可以看出：对比例1中，C+N含量大于本技术方案的要求，其塑性较低，且热轧时有边裂缺陷产生；对比例2中，B含量低于本技术方案的要求，有热轧边裂缺陷产生；对比例3的B含量较高，有热轧边裂缺陷产生；对比例4为常规SUS410S不锈钢，其合金中不含有B元素，可以看出SUS410S不锈钢的塑性较低。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其特征在于：其化学成分的重量百分比如下： C：0.01～0.03%；Mn： ≤0.5%；Si ≤0.5%；P: ≤0.04%；S: ≤0.003%；Cr：12.0～13.0%；N：0.01～0.03%；B：0.003～0.005%；且0.02%≤（C+N）≤0.04%；余量为铁及不可避免杂质；
所述具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢的制造方法包括以下步骤：
（1）按前述的化学成分进行冶炼；
（2）连铸钢坯；
（3）热轧；所述热轧初始温度为1160℃～1180℃；热轧后卷曲温度大于820℃；
（4）酸洗；
（5）冷轧；
（6）退火酸洗：所述退火温度为800℃～820℃，保温时间10～30s；
上述工艺步骤未提及工艺参数限定的均为现有一般工艺参数。
2.根据权利要求1所述的具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其特征在于：所述制造方法中的步骤（1）采用电炉-AOD两步法冶炼。
3.根据权利要求1所述的具有优良塑性的低铬铁素体不锈钢，其特征在于：其化学成分的重量百分比如下：C：0.012～0.022%；Mn ：0.24～0.25%；Si 0.26～0.32%；P:0.024～0.0.032%；S:0.002～0.003%；Cr：12.5～12.6%；N：0.011～0.017%；B：0.0033～0.0035%；且0.023%≤（C+N）≤0.039%。
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