CN102943211B

CN102943211B - 一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法

Info

Publication number: CN102943211B
Application number: CN201210490563.4A
Authority: CN
Inventors: 程朝晖; 宋后奇
Original assignee: HUANGSHAN CITY XINGUANG STAINLESS STEEL MATERIAL PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: HUANGSHAN CITY XINGUANG STAINLESS STEEL MATERIAL PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102943211A

Abstract

一种马氏体不锈钢带的制造方法，包括：1)熔炼：钢水的温度为1550-1650℃；2)精炼：加入石灰和萤石的渣料，渣料量为钢水量的重量比1％～8％；3)铸锭：4)锻造：钢锭锻造开坯，5)热轧：钢坯热轧成厚度为3.5-5.5mm的钢带，热轧温度为1150～900℃；6)初次退火：热轧钢带退火，退火加热温度为820～900℃，保温后缓冷至300℃，再空冷至常温；7)酸洗：8)冷轧：将酸洗后的钢带冷轧加工成冷轧钢带，冷轧道次压下量≤30％；9)二次退火：冷轧钢带退火，加热温度为720～800℃，保温后缓冷至300℃以下。解决了增加钢含碳量的同时适当地提高含铬量，然后通过钼、钒、钴元素的作用来达到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾耐蚀性功能的问题。

Description

一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法

技术领域

本发明涉及马氏体不锈钢的制造方法，特别涉及一种高档刀剪用高碳马氏体不锈钢带的制造方法。

背景技术

日用的高档刀剪，要求具有高硬度和高耐磨性，硬度通常达到58HRC，一般用T8、T10等钢材满足硬度要求，采用镀铬处理满足耐腐蚀性要求。但这样生产出的产品品质不高，而且电镀生产污染严重，对环境影响大，不符合环保要求。日常生活中，用于日用刀具还有2Cr13、3Cr13等低碳马氏体不锈钢，具有一定的耐蚀性，但是热处理硬度达不到58HRC的要求。现有的高碳马氏体不锈钢如9Cr18等，具有一定的耐蚀性，经过特殊的热处理后硬度能达到58HRC，但是9Cr18钢的生产难度大，生产成本高，而且其加工、热处理等要求高，在生产高档美发剪时，用作刀头的9Cr18与用作刀柄的2Cr13等焊接性不佳，报废率高，因此难以推广使用。

专利文献公开了不少具有较高强度、较高硬度、较高耐磨性的马氏体不锈钢。如中国专利(申请号：03152883.X)，该发明涉及金属材料，具体地说是一种旨在为我国的模具、化纤等行业开发出一种具有较高强度、较高硬度、较高耐磨性的耐酸腐蚀的新材料。该材料主要由0.35～0.45％碳，≤0.50硅，0.50～0.90锰，≤0.035磷，≤0.020硫，16.00～18.00铬，0.10～0.70镍，≤0.25铜，1.0～1.25钼，≤0.50钒，其余为铁组成，单位为重量百分数。该发明可以进一步提高不锈钢的强度与硬度及耐磨与耐腐蚀性能。如中国专利(申请号：200510024430.8)，该发明涉及一种耐腐蚀磨损的马氏体不锈钢及其制造方法及用途，该马氏体不锈钢的化学成分(重量％)为：C：0.45～0.60，Cr：16.00～19.00，Ni：2.50～4.00，Mo：2.50～4.00，Si≤1.00，Mn≤2.00，P≤0.03，S≤0.03，其余为Fe；该马氏体不锈钢，具有较高的机械性能和耐腐蚀性能，硬度可达46～54HRC，可加工成适用于海水及含氯化物介质中承受腐蚀磨损的零部件。然而，还罕见有符合刀剪高硬度、高耐磨性且耐腐蚀的马氏体不锈钢及其制造方法的专利文献或报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法。解决增加钢含碳量的同时适当地提高含铬量，然后通过钼、钒、钴元素的作用来达到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾耐蚀性功能的问题。该方法制造的高碳马氏体不锈钢带，符合高档刀剪应用标准并有优异效果。

一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法，

熔炼中感应炉配料：用废钢、铁合金等配料，按所需化学成分计算需用量。P、S等有害元素一定要小于规定值；Cr、V按收得率97-98％配入；Co、Mo按收得率100％配入；C按收得率95-98％配入；Mn、Si为残余元素，废钢中的含量不超过规定值。各合金元素在冶炼中的损耗可在钢包精炼炉中做适当的调整补充。

或熔炼中电弧炉配料：用废钢、铁合金等配料，按所需化学成分计算需用量。Co、Mo等的收得率为98-99％；V的收得率为92-95％；Cr的收得率为90-92％；C的收得率为90-93％，再加上0.3-0.6％的工艺消耗量；炉料中有害元素P≤0.030％，S≤0.060％；残余元素Mn、Si≤1.00％。各合金元素的少量损耗可在钢包精炼炉中做适当的调整补充。

具体包括以下步骤：

1)熔炼：用感应电炉或碱性电弧炉熔炼成钢水，钢水的温度为1550-1650℃且去除钢水面上的渣子；

2)精炼：钢水倒入钢包精炼炉精炼，加入石灰和萤石渣料，渣料量为钢水量的1％～8％，通过钢包上部电极加热化渣，钢包底通氩气，对钢水进行精炼，进一步去除钢中的气体和非金属夹杂，渣料全部熔化再经10～15分钟精炼，钢水温度达到1560-1580℃，可进行铸锭操作；

3)铸锭：采用钢锭模铸成钢锭，钢锭缓冷至200℃脱模；

4)锻造：将缓冷后的钢锭锻造开坯，钢锭加热温度1160-1200℃，锻造后的钢坯放入缓冷箱保温缓冷，200℃起出空冷；

5)热轧：钢坯热轧成厚度为3.5-5.5mm的钢带，热轧温度为1150～900℃；

6)初次退火：热轧钢带退火，退火加热温度为820～900℃，保温后缓冷至300℃，再空冷至常温；

7)酸洗：退火后的钢带进行酸洗，洗净钢带表面的氧化皮；

8)冷轧：将酸洗后的钢带冷轧加工成冷轧钢带，冷轧道次压下量≤30％；

9)二次退火：冷轧钢带退火，加热温度为720～800℃，保温后缓冷至300℃以下。

其中步骤1)，所述的钢水温度优选为1580-1620℃。

其中步骤2)，所述的渣料优选为3∶1的石灰和萤石，渣料量为钢水量的3％～5％。

其中步骤2)，所述的精炼过程中检测并控制化学成分含量，按质量％计，C：0.9～1.1、Cr：13.00～15.00、Mo：0.10～0.30、V：0.10～0.30、Co：0.10～0.30、Si≤1.00、Mn≤1.00、P≤0.035、S≤0.030。

发明人为得到能满足上述发明目的的马氏体不锈钢，研究了对每种成分对马氏体不锈钢的耐蚀性以及对耐磨性的影响。主要思路是在增加钢含碳量的同时适当地提高含铬量，然后通过钼、钒、钴元素的作用来达到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾耐蚀性功能。研究得到以下主要见解如下：

(1)碳(C)可提高钢的淬硬性和强度，提高钢淬火后的耐磨性。在高合金钢中会形成大量的合金碳化物，为保证钢热处理后有较佳的硬度，含碳量比相应的碳钢要高。C以质量％计为0.90～1.10。

(2)硅(Si)是钢中存在的一种杂质元素，但可作为脱氧剂而存在钢中，是钢中的有益元素。硅含量较低时，能提高钢材的强度，对塑性和韧性无明显影响，含量高时具有脆性。Si以质量％计在1.00以下。

(3)锰(Mn)可在一定程度上提高钢的淬透性。通常以MnS的形式固定钢中的S。Mn能消除或减轻氧、硫引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，但过多的Mn会降低钢的韧性。Mn以质量％计在1.00以下。

(4)磷(P)是钢中的杂质元素，炼钢过程中不易去除。随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。尤其是温度越低，对塑性和韧性的影响越大，显著加大钢材的冷脆性。但是P可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故可配合其他元素作为合金元素使用，从生产成本及其对钢性能的影响考虑，P以质量％计在0.035以下。

(5)硫(S)是钢中的杂质元素，对钢的耐蚀性不利，S以质量％计在0.030以下。

(6)铬(Cr)既能使铁基固溶体的电极位提高又能吸收铁的电子使铁钝化，是保证钢具有耐蚀性的主要元素。当Cr含量低于12.50时，对提高钢的耐蚀性不明显，当Cr含量过高时会影响钢的热处理性能，提高了热处理难度，又提高了生产成本，因此，Cr以质量％计为13.00～15.00。

(7)钼(Mo)是钢中的合金元素。Mo提高钢的耐蚀性，其作用是Cr的3倍。Mo能提高钢的热处理性能和回火稳定性。Mo以质量％计为0.10～0.30。

(8)钒(V)是钢中的合金元素。V是强碳化物形成元素，加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效提高强度。V能细化晶粒，提高钢的性能。V以质量％计为0.10～0.30。

(9)钴(Co)是钢中的合金元素。提高钢的红硬性，提高钢的Ms温度，改善了钢的热处理性能，进而提高了钢的焊接性能，减少了焊后裂纹的产生，提高了钢的加工性能。Co以质量％计为0.10～0.30。

基于以上认识完成，得到一种高碳马氏体不锈钢，以质量％计，由具有下述成分构成的钢组成：C：0.9～1.1％，Si：1％以下，Mn：1％以下，P：0.035％以下，S：0.030％以下，Cr：13.00～15.00％，Mo：0.10～0.30％，V：0.10～0.30％，Co：0.10～0.30％，剩余部分为Fe和其它不可避免的杂质。

本发明的积极效果是，通过所述的高碳马氏体不锈钢带的制造方法，能生产日用的高档刀剪需具有的高硬度、高耐磨性及硬度通常达到58HRC的不锈钢。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

一种高碳马氏体不锈钢带按以下步骤制造：

具体步骤如下：

3)铸锭：采用钢锭模铸成钢锭，钢锭缓冷至200℃脱模；

7)酸洗：退火后的钢带进行酸洗，洗净钢带表面的氧化皮；

实施例1：一种高碳马氏体不锈钢带制造

按上述高碳马氏体不锈钢带步骤制造；

其中步骤1)，所述的钢水温度为1550℃。

其中步骤2)，所述的渣料为1∶1的石灰和萤石，渣料量为钢水量的1％。

其中步骤2)，所述的精炼过程中按上表检测并控制化学成分含量。

产品成分检测：

注：各元素含量以质量％计。

实施例2：一种高碳马氏体不锈钢带制造

按上述高碳马氏体不锈钢带步骤制造；

其中步骤1)，所述的钢水温度为1650℃。

其中步骤2)，所述的渣料为1∶1的石灰和萤石，渣料量为钢水量的8％。

产品成分检测：

注：各元素含量以质量％计

实施例3：一种高碳马氏体不锈钢带制造

按上述高碳马氏体不锈钢带步骤制造：

其中步骤1)，所述的钢水温度为1580-1620℃。

其中步骤2)，所述的渣料为3∶1的石灰和萤石，渣料量为钢水量的4％。

产品成分检测：

注：各元素含量以质量％计

实施例4：硬度、耐腐蚀性能试验

选取实施例1～3的钢带，分别为样品1～3，厚度为3.5mm。经1070℃保温10分钟后油冷淬火，然后进行硬度、耐腐蚀性能试验。采用洛氏硬度计测试硬度。

选取实施例1～3的钢带，分别为样品1～3，参照GB/T2423.17-1993；GB/T2423.18-2000。采用中性盐雾试验(NSS)测试耐腐蚀度。具体方法如下：将实施例1～3的钢带放在特定的试验箱(电镀设备)内，将含有(5±0.5)％氯化钠、pH值为6.5～7.2的盐水通过喷雾装置进行喷雾，让盐雾沉降到钢带上，观察其表面腐蚀状态。试验箱的温度在(35±2)℃，湿度大于95％，降雾量为1～2mL/(h·cm2)，喷嘴压力为78.5～137.3kPa(0.8～1.4kgf/cm2)。钢带在箱内放置时不直接与箱体接触，放在专用的架子上，要与平面呈25°角。以连续方式进行喷雾试验，以2h为一个观测期。以发现试验件长出锈蚀为试验终点。

Claims

1.一种高碳马氏体不锈钢带的制造方法，包括以下步骤：

2)精炼：钢水倒入钢包精炼炉精炼，加入石灰和萤石的渣料，渣料量为钢水量的重量比1％～8％，通过钢包上部电极加热化渣，钢包底通氩气，对钢水进行精炼，进一步去除钢中的气体和非金属夹杂，渣料全部熔化再经10～15分钟精炼，钢水温度达到1560-1580℃，可进行铸锭操作；

3)铸锭：采用钢锭模铸成钢锭，钢锭缓冷至200℃脱模；

4)锻造：将缓冷后的钢锭锻造开坯，开坯后的钢坯尺寸要适配热轧；钢锭加热温度1160-1200℃，锻造后的钢坯放入缓冷箱保温缓冷，200℃起出空冷；

7)酸洗：退火后的钢带进行酸洗，洗净钢带表面的氧化皮；

9)二次退火：冷轧钢带退火，加热温度为720～800℃，保温后缓冷至300℃以下；

2.如权利要求1所述的高碳马氏体不锈钢带的制造方法，其特征是：其中步骤1)，所述的钢水温度为1580-1620℃。

3.如权利要求1所述的高碳马氏体不锈钢带的制造方法，其特征是：其中步骤2)，所述的渣料为重量比3∶1的石灰和萤石，渣料量为钢水量的重量比3％～5％。