CN101153375A - 一种易切削铁素体不锈钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易切削铁素体不锈钢，涉及制作如电磁阀等用的易切削铁素体不锈钢材料。其化学成分重量百分比为：C≤0.03、Si 1.0～1.5、Mn 0.6～1.0、S 0.15～0.30、P≤0.04、Cr 16.5～18.0、Mo 0.75～1.25、Ti 0.20～0.50、其余为Fe和不可避免杂质。本发明通过对成分配比的合理改进，使该铁素体不锈钢既能保证良好的切削性能和铁磁性，又具有良好的可焊性等，同时满足对耐蚀性、矫顽力、磁感应强度以及盐雾腐蚀等性能的要求，达到电磁阀制造商的要求。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢制造技术，特别涉及制作如电磁阀等用的易切削铁素体不锈钢材料。
背景技术
不锈钢是常见的合金钢，现已成为经济、生活中广泛使用的金属材料；从钢的组织来看，不锈钢可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢等五大钢类。用于制作电磁阀材料的不锈钢，需用材料必须具有良好的磁性能，一般多选用铁素体不锈钢。
铁素体不锈钢是以Cr为主要合金元素，含Cr量一般在10.5～30％范围，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢，有磁性。铁素体不锈钢除具有不锈性和耐一般腐蚀性能外，其耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良是此类钢耐蚀性方面的主要特点。
易切削铁素体不锈钢是在铁素体不锈钢的基础上，加入一定量的S含量(一般硫含量的范围为：0.15～0.40％)，使材料具有良好切削加工性能，便于机械加工。
在易切削铁素体不锈钢中，适当加入Ti合金元素，主要作用一是细化钢的晶粒；二是材料具有良好的可焊性。适当加入Mo合金元素，主要目的是提高钢的耐蚀性，特别是Mo的耐点蚀、耐缝隙腐蚀等性能。在含Cr17类部分钢种中，添加Mo、Ti等合金元素后，材料可用于电磁阀类零部件的制作。
目前，用于制作电磁阀类零部件的气动元件不锈钢材料有二类：第一类是材料不需焊接的，第二类材料是需要焊接的。不需焊接的一部分材料是：要求材料有较好的切削加工性能和铁磁性，便于车削加工，主要用于制做电磁阀芯铁，用户一般选用含硫的易切削铁素体不锈钢，代表钢种：Y00Cr17Mo、Y00Cr17Ti等；需要焊接的另一部分材料是：要求材料满足某些磁性能要求(如：磁感应强度、矫顽力、剩磁等要求；不同的用户，用于制作不同的电磁阀零部件，对磁性能的要求、侧重面都不一样)，用户一般选用不含硫的铁素体不锈钢，用于制作挡铁，代表钢种：0Cr18Mo2Ca、00Cr17MoTi。
上述二类电磁阀用的铁素体不锈钢，在使用中，从已供材料的情况来看，主要存在以下三个问题：
第一，制作不同的电磁阀类件(制作芯铁)的上述易切削铁素体不锈钢(第一类不锈钢材料)棒材，需方将材料(由于对磁性能指标不作考核要求，供方提供的材料只要的化学成分符合标准条件即可)制成不同的气动元件，需逐个进行磁性能测试(主要检验材料剩磁指标：普通标准≯7.5Gs，高级标准≯6.0Gs。若材料的剩磁没有超过标准气动元件通电后能吸放自如，正常工作就可以了)，我厂以前提供的00Cr17MoTi、Y00Cr17Ti、0Cr18Mo2Ca材料，用户测试后，剩磁指标一般在6.8～7.4Gs；要保证材料的剩磁指标不超过6.0Gs，还很困难。另外，00Cr17MoTi若Ti含量控制过高时，车削加工表面有时会产生不光洁现象；而且，不同的用户对盐雾腐蚀、磁感应强度等没有具体定量指标数据，供方检测困难。
第二，制作不同的电磁阀类件(制作挡铁)的上述铁素体不锈钢材料(第二类不锈钢材料)，需与304不锈钢(也就是0Cr18Ni9)不锈钢管焊接，焊接后，经测试不能发生漏气现象。但0Cr18Mo2Ca、00Cr17MoTi材料焊后时有会出现漏气现象。
第三，制作芯铁的第一类不锈钢材料与制作挡铁的第二类不锈钢材料，是两个不同的不锈钢钢种，给电磁阀类零部件的制作、生产组织带来不便，两种不锈钢材料一旦混淆，将造成电磁阀类零部件产品的报废损失。
综上所述，目前生产的第一类或第二类不锈钢材料，没有一个不锈钢品种能同时满足材料的高性能(同时满足对材料的耐蚀性、易切削性、焊接性、矫顽力、磁感应强度、盐雾腐蚀等条件)要求。对电磁阀类零部件的制造商而言，满足电磁阀制作的高性能不锈钢材料，是非常迫切的需求，也是钢铁制造商开发研究的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易切削铁素体不锈钢及其制造方法，使该铁素体不锈钢既能保证良好的切削性能和铁磁性，又具有良好的可焊性等，同时满足对耐蚀性、矫顽力、磁感应强度以及盐雾腐蚀等性能的要求，达到电磁阀制造商的要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种易切削铁素体不锈钢，其化学成分重量百分比为：
C ≤0.03
Si 1.0～1.5
Mn 0.6～1.0
S 0.15～0.30
P ≤0.04
Cr 16.5～18.0
Mo 0.75～1.25
Ti 0.20～0.50
其余为Fe和不可避免杂质。
铁素体不锈钢是以Cr为主要合金元素，含Cr量一般在10.5～30％范围，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢，有磁性。
易切削铁素体不锈钢是在铁素体不锈钢的基础上，加入一定量的S含量，使材料具有良好切削加工性能，便于机械加工。硫含量太低，其不到易切削作用；硫含量太高，对热加工不利。
Ti合金元素的加入，主要作用一是细化钢的晶粒；二是具有良好的可焊性，另外，Ti对提高铁素体不锈钢的耐晶间腐蚀性能作用较为明显。
Mo合金元素的加入，主要目的是提高钢的耐蚀性，特别是Mo的耐点蚀、耐缝隙腐蚀等性能，但过高的Mo，带来生产成本的提高。
Si含量的控制，主要考虑太低，影响磁性；太高，易引起脆性。
本发明的有益效果
本发明通过对成分配比的合理改进，使该铁素体不锈钢既能保证良好的切削性能和铁磁性，又具有良好的可焊性等，同时满足对耐蚀性、矫顽力、磁感应强度以及盐雾腐蚀等性能的要求，达到电磁阀制造商的要求。
具体实施方式
本发明易切削铁素体不锈钢采用的生产工艺流程如下：
流程1：
1t真空感应炉冶炼→浇注360kg圆锭→锻造开坯(90×100mm)→热轧棒材→检验→包装→入库。
流程2：
20tEAF+18tAOD→初轧开坯(160×160×8000～10000mm)→长型材热轧盘条→(退火)→(酸洗)→检验→包装→入库。
流程3：
60tEAF+60tAOD+LF→连铸(160×160×8000～10000mm)→长型材热轧盘条→(退火)→(酸洗)→检验→包装→入库。
注：括号内工序根据用户需要而定。
实施本发明，经试验(1t真空感应炉进行了试制生产，浇铸的钢锭经锻造开坯、热轧棒材后，交用户进行相关指标的检验和试验)后，已小批量生产热轧盘条。目前，在18吨AOD炉冶炼，进行小批量生产，用于制作电磁阀的高性能易切削铁素体不锈钢Y00Cr17SiMoTi(化学成分：≤0.03％C，1.0/1.5％Si，0.6/1.0％Mn，0.15/0.30％S，≤0.04％P，16.5/18.0％Cr，0.75/1.25％Mo，0.20/0.50％Ti；其余为Fe。)。钢的化学成分和工艺流程见表1。
表1
| 实施例 | 工艺流程 | C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | Ti |
| ≤0.03 | 1.0/1.5 | 0.6/1.0 | 0.15/0.30 | ≤0.04 | 16.5/18.0 | 0.75/1.25 | 0.20/0.50 | ||
| 1 | 流程1 | 0.028 | 1.20 | 0.81 | 0.162 | 0.015 | 17.45 | 1.03 | 0.20 |
| 2 | 0.027 | 1.25 | 0.85 | 0.178 | 0.017 | 17.56 | 0.99 | 0.25 | |
| 3 | 0.030 | 1.05 | 0.63 | 0.278 | 0.025 | 16.65 | 0.82 | 0.42 | |
| 4 | 0.020 | 1.38 | 0.94 | 0.256 | 0.028 | 17.52 | 1.15 | 0.35 | |
| 5 | 0.025 | 1.42 | 0.97 | 0.248 | 0.030 | 17.82 | 1.08 | 0.42 | |
| 6 | 流程2 | 0.019 | 1.45 | 0.73 | 0.23 | 0.016 | 17.34 | 0.88 | 0.22 |
| 7 | 0.020 | 1.40 | 0.78 | 0.25 | 0.020 | 17.50 | 0.95 | 0.25 | |
| 8 | 0.021 | 1.35 | 0.92 | 0.24 | 0.019 | 17.42 | 0.95 | 0.22 | |
| 9 | 0.026 | 1.08 | 0.68 | 0.220 | 0.026 | 16.72 | 0.85 | 0.44 | |
| 10 | 0.023 | 1.32 | 0.99 | 0.248 | 0.029 | 17.69 | 1.12 | 0.37 | |
| 11 | 0.021 | 1.39 | 0.85 | 0.228 | 0.034 | 17.82 | 1.03 | 0.48 |
上述2炉用于制作电磁阀的高性能易切削铁素体不锈钢Y00Cr17SiMoTi，经各项性能指标经检验和试验，综合性能优良(具体性能检测数据见表2)，该材料既可用于制作芯铁，又可用于制作档铁，集第一类不锈钢材料(Y00Cr17Mo、Y00Cr17Ti钢)和第二类不锈钢材料(0Cr18Mo2Ca和00Cr17MoTi钢)的各自优点于一身，完全符合电磁阀制造商提出的高标准要求。上述材料制作的零部件，用于制冷行业用的电磁阀类件，用户(电磁阀制造商)使用后非常满意，达到预期设计的目的。具体检测数据见表2。
表2
| 饱和磁感应强度 | 剩余磁感应强度 | 矫顽力 | 剩磁 | 硬度 | 盐雾腐蚀 | |
| 标准 | Bm≈1.6T | Br≤0.9T | Hc≤350 | ≤6Gs | 160～200HB | ≥72小时 |
| 实施例1 | 1.623T | 0.725T | 292.5 | 5.79Gs | 193HB | ＞72小时 |
| 实施例2 | 1.621T | 0.730T | 293.5 | 5.82Gs | 189HB | ＞72小时 |
Claims (1)
1.一种易切削铁素体不锈钢，其化学成分重量百分比为：
C ≤0.03
Si 1.0～1.5
Mn 0.6～1.0
S 0.15～0.30
P ≤0.04
Cr 16.5～18.0
Mo 0.75～1.25
Ti 0.20～0.50
其余为Fe和不可避免杂质。
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