CN101168825B - 具有特殊磁性能的双相不锈钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有特殊磁性能的双相不锈钢及其制造方法。本发明的双相不锈钢由下述化学成分组成(以重量比计)：C≤0.08％、Si≤2.0％、Mn≤6.0％、P≤0.04％、S≤0.01％、Cu≤2.0％、Ni：1.0～10.0％、Cr：23.5～30.0％、Mo≤4.0％、W≤4.0％、N≤0.15％，余量为Fe和不可避免杂质；其中Cr当量与Ni当量之比(Creq/Nieq)为3.01～4.2，而Creq和Nieq按下式确定：Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si+0.73×％W，Nieq＝％Ni+30×(％C+％N)+0.5×％Mn+0.3×％Cu。所述双相不锈钢的铁素体体积百分含量为65～90％，室温饱和磁感应强度为0.70～1.1T。本发明双相不锈钢具有良好的抗腐蚀性以及防伪特性，适用于游戏机用硬币等。

Description

具有特殊磁性能的双相不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢，具体的说是涉及一种具有特殊磁性能的双相不锈钢及其制造方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，游戏机等娱乐设施日渐繁荣，对游戏机硬币用钢的性能提出了更高的要求，不锈钢硬币应运而生。不锈钢以其较低的成本、防腐耐磨能力、良好的加工性能和表面光泽，越来越被市场认同和喜爱。在许多国家和地区早已采用不锈钢作为制造游戏机等硬币的材料，经常使用的不锈钢有430铁素体不锈钢和304奥氏体不锈钢。

然而，游戏机硬币存在一个问题，游戏机店主都希望游戏机用硬币不锈钢材料区别于其他金属材料，具有特殊的物理性能，不易伪造和仿造。

不锈钢的种类很多，大都表面光泽、颜色白亮，很难相互区别，但在其他物理特性方面有较大的差异，其中磁性能的特征较为明显，并且容易检测、识别。用在造币方面多为单相的铁素体不锈钢或单相的奥氏体不锈钢。铁素体不锈钢具有较强的磁性，奥氏体不锈钢一般情况下没有磁性或有较弱的磁性。而单相的铁素体不锈钢种类很多，它们的磁性能相互之间差别不明显。就用于造币的某种铁素体不锈钢来说，不易在磁性能方面区别。奥氏体不锈钢也同样如此，它们的磁性能都很低，用于造币的奥氏体不锈钢在磁性能方面也很难与其他奥氏体不锈钢区分。可见，造币用单相不锈钢的防伪性不强，使用受限。

双相不锈钢由铁素体和奥氏体两相组织组成，随着铁素体含量的改变，材料的磁性能也随之变化，并且十分明显。这样就可与其他种类的不锈钢区分，防伪造性强。

以往双相不锈钢发明专利大都是通过合金元素的种类及含量的变化来形成不同的专利钢种，很少明确指出控制Cr当量与Ni当量之比，即使有也都是将Cr当量与Ni当量之比控制在小于3.0，如公开号CN1155908公开了一种Cr当量与Ni当量之比在2.2～3.0之间的双相不锈钢。以往双相不锈钢专利中有些提到控制铁素体的含量，但它们大都将铁素体含量控制在40～65％之间，如公开号CN1571862公开了一种铁素体含量在40～65％之间的双相不锈钢。从铁素体的含量可总结出现有技术中公开的双相不锈钢的饱和磁感应强度，其范围在0.4～0.7T之间。而铁素体不锈钢和碳钢的饱和磁感应强度一般都大于1.2T，奥氏体不锈钢磁性较弱，一般在0.4T以下。

本发明通过成分调节控制铁素体含量，从而开发出一种具有独特磁性、且耐腐蚀和成形性能优良的双相不锈钢，以使其磁性能区别于市场上常见的不锈钢及碳钢，从而具有防伪性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有特殊磁性能的双相不锈钢。

本发明的另一个目的在于提供所述双相不锈钢的制造方法。

本发明的目的通过以下措施来实现：

本发明所提供的双相不锈钢包含以重量百分比计的化学成分：C≤0.08％、Si≤2.0％、Mn≤6.0％、P≤0.04％、S≤0.01％、Cu≤2.0％、Ni：1.0～10.0％、Cr：23.5～30.0％、Mo≤4.0％、W≤4.0％、N≤0.15％，余量为Fe和不可避免杂质；其中，所述不锈钢的Cr当量与Ni当量之比(Creq/Nieq)为3.01～4.2；所述不锈钢的铁素体体积百分含量为65～90％。

本发明的双相不锈钢中，Creq和Nieq按下式确定：Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si+0.73×％W，Nieq＝％Ni+30×(％C+％N)+0.5×％Mn+0.3×％Cu。

本发明的双相不锈钢其室温饱和磁感应强度为0.70～1.1T。

下面，对本发明双相不锈钢的化学成分作用作详细叙述。

碳：强奥氏体形成元素。含量不易过多，超过0.08％时会使钢的硬度过高，加大硬币冲压模具的磨损量，增加造币成本，还会降低耐蚀性，所以碳的含量应不大于0.08％。

硅：提高钢的耐蚀性。但当其含量超过2.0％时会使σ等有害相析出速度加快，影响钢的使用性能，所以硅的含量应不大于2.0％。

锰：具有稳定奥氏体和改善钢的热塑性的作用，还可节约高价镍。但当其含量超过6.0％时会促进σ等有害相形成，还会降低耐蚀性，所以锰的含量应不大于6.0％。

磷、硫：由于双相不锈钢的热塑性较差，这两个元素含量应低些，所以应控制P≤0.04％、S≤0.01％。

铬：改善钢耐蚀性。当其含量低于20％时，耐蚀性较差，不易达到硬币的使用要求，但超过30％时会使金属间化合物析出速度加快，所以铬的含量最好控制在

。

铜：提高钢的耐蚀性、耐磨性及冷加工成形性，还可节约镍。但当具含量超过2.0％时会降低钢的热塑性，因此控制其含量不大于2.0％。

氮：提高钢的耐蚀性，还可节约镍。为了使钢具有较低的强度，要求N≤0.15％。

镍：作为强烈地形成和扩大奥氏体区的元素，要根据其他元素的多少及生产工艺来选择适当的添加量，达到控制造币钢中奥氏体的含量的目的。镍小于1.0％时不易保证奥氏体的含量，但镍的价格较高，应控制其含量不大于10.0％。

此外，添加适量的钼和钨可改善合金耐蚀性，但不宜多加，当钼或钨超过4.0％时会加大金属间化合物的形成，并增加成本，所以应控制Mo≤4.0％、W≤4.0％。

另外，Cr当量与Ni当量之比(Creq/Nieq)为3.01～4.2，是为了保证冷轧板退火后铁素体体积百分含量为65～90％，这样可得到饱和磁感应强度为0.7～1.1T的双相不锈钢，以使其磁性能区别于市场上常见的不锈钢及碳钢，从而具有防伪性。

本发明所述双相不锈钢的制造方法包括以下步骤：

(1)将冶炼后的不锈钢水进行连铸或模铸；

(2)将连铸或模铸钢坯热轧后于950～1150℃固溶处理，酸洗除氧化物表层；

(3)冷轧后于950～1150℃退火、酸洗；

(4)抛光表面。

其中，步骤(1)中冶炼采用真空感应炉、电炉-AOD冶炼或电炉-AOD-VOD冶炼。

采用上述成分设计和工艺方法制造的双相不锈钢，热加工性能优良、力学性能满足造币要求、抗腐蚀性能优于现有造币不锈钢，且具有防伪特性，可应用到游戏机等娱乐设施用硬币领域，还可以为其他需要防伪特性的金属用品提供母材。

附图说明

图1(a)是对比例1中冷轧板退火后的金相组织照片，其中，深色为铁素体相，浅色为奥氏体相。

图1(b)是对比例1中冷轧板退火后的磁化曲线。

图2(a)是实施例3中冷轧板退火后的金相组织照片，其中，深色为铁素体相，浅色为奥氏体相。

图2(b)是实施例1中冷轧板退火后的磁化曲线。

具体实施方法

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制

实施例：

用真空感应炉、电炉-AOD冶炼或电炉-AOD-VOD冶炼不锈钢，浇铸成钢坯，经热轧至4mm，于950～1150℃固溶处理，酸洗除氧化表面层，冷轧至1.5mm，经950～1150℃退火水冷，酸洗、抛光表面。

本发明不锈钢的化学成分见表1。

表1

本发明不锈钢的Creq/Nieq及铁素体含量见表2。

表2

序号	标准牌号	Creq/Nieq	铁素体含量，％
				实施例1	-	3.01	65
实施例2	-	3.36	76
				实施例3	-	3.64	82
实施例4		3.79	85
				实施例5	-	4.21	90
对比例1	工业2205	1.8～2.9	约45～65
				对比例2	工业2507	1.5～2.4	约45～60
对比例3	工业56855	0.8～2.9	约45～65

从表2可以看出，本发明双相不锈钢的Creq/Nieq为3.01～4.20，铁素体含量为65～90％，明显区别于对比例的不锈钢。

按照常规不锈钢饱和磁感应强度测试方法，对本发明实施例不锈钢进行测试，所得饱和磁感应强度见表3。

表3

序号	铁素体含量(％)	饱和磁感应强度(T)
			实施例1	65	0.70
实施例2	76	0.88
			实施例3	82	0.98
实施例4	85	1.03
			实施例5	90	1.10
对比例1	约45～65	约0.45～0.70
			对比例2	约45～60	约0.45～0.65
对比例3	约40～65	约0.40～0.70

从表3可以看出，本发明双相不锈钢的饱和磁感应强度为0.70～1.10，明显高于对比例中不锈钢的饱和磁感应强度，从而使得本发明不锈钢具有独特磁性.

按照不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法(国家标准：GB/T 17897-1999)对本发明实施例所得的双相不锈钢进行耐腐蚀性能测试，结果见表4。

表4

序号	标准牌号	6％FeCl<sub>3</sub>，35℃，4h，腐蚀率(g/m<sup>2</sup>·h)
			实施例1	-	0.50
实施例2	-	0.55
			实施例3	-	0.57
实施例4	-	0.58
			实施例5	-	0.63
对比例4	工业304	4.71

从表4可以看出，本发明双相不锈钢的耐腐蚀性明显优于304不锈钢。

以上实施例表明了采用上述成分制造得到的双相不锈钢，其铁素体含量以及饱和磁感应强度明显区别于市场上比较常见的和相关专利的双相不锈钢，使本发明双相不锈钢具有特殊磁性能，从而具有防伪性。

此外，本发明双相不锈钢具有较高的耐腐蚀性，达到了游戏机用硬币不锈钢的使用要求。

Claims (4)

1.一种双相不锈钢，其特征在于所述不锈钢由以下化学成分组成：C≤0.08％、Si≤2.0％、Mn≤6.0％、P≤0.04％、S≤0.01％、Cu≤2.0％、Ni：1.0～10.0％、Cr：23.5～30.0％、Mo≤4.0％、W≤4.0％、N≤0.15％，各成分的含量均以重量百分比计，余量为Fe和不可避免杂质；其中所述不锈钢的Cr当量与Ni当量之比Creq/Nieq为3.01～4.2，其中Creq和Nieq按下式确定：Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si+0.73×％W，Nieq＝％Ni+30×(％C+％N)+0.5×％Mn+0.3×％Cu；所述不锈钢的铁素体体积百分含量为65～90％。

2.根据权利要求1所述的双相不锈钢，所述不锈钢的室温饱和磁感应强度为0.70～1.1T。

3.权利要求1所述双相不锈钢的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将冶炼后的不锈钢水进行连铸或模铸；

(2)将连铸或模铸钢坯热轧后于950～1150℃固溶处理，酸洗除氧化物表层；

(3)冷轧后于950～1150℃退火、酸洗；

(4)抛光表面。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，步骤(1)中冶炼采用真空感应炉、电炉-AOD冶炼或电炉-AOD-VOD冶炼。

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