CN103725994B - 一种高性能马氏体钢丝及其制造方法 - Google Patents

一种高性能马氏体钢丝及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种马氏体不锈钢钢丝，所述钢丝同时含有Ni和Nb。该钢丝的化学成分的质量百分比为：C0.20-0.46、Mn0.6-0.9、NiO0.2-2.0、Cr0.8-1.0、Mo0.04-0.20、N≦50ppm、P0.01-0.05、Al0.001-0.005、S0.05-0.20、Ti0.02-0.10、Zr0.1-1.0、V0.02-0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。本发明的马氏体不锈钢钢丝具有高强度和强耐腐蚀性。本发明还公开了所述马氏体不锈钢钢丝的一种制造方法。

Description

一种高性能马氏体钢丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢丝及其制造方法，具体的说是一种高强度强耐腐蚀性马氏体不锈钢钢丝及其制备方法。
背景技术
近年来随着现代化进程的加快，尖端技术的快速发展以及环境意识的不断增加，人们对高性能设备的材料功能化要求越来越高。马氏体不锈钢丝主要用于航天、航空、汽车工业、生物医学和建筑、机电等工业，制造高强度透平螺钉、特种螺栓、销轴和弹簧等。上世纪80、90年代国内外大量使用马氏体时效钢，它具有更高的强度和优良的韧性，制造加工容易，焊接性能优良等诸多的优点胜于其他在当今开发的所有材料中，它是强韧性最高的钢种。马氏体时效钢有三个典型类别，即:18Ni、20Ni、25Ni，其中以18Ni钢制造最容易且应用也最广。但这类超高强度马氏体钢含有大量钴、钼、镍元素，成本极高。通常马氏体不锈钢硬度提高主要是通过在钢中增加碳含量来实现的，然而较高的碳含量对于改善材料的耐腐蚀性能是不利的。人们为了在得到高硬度的同时获得良好的耐蚀性，一方面通过在钢中加入氮、钒、钨等合金元素保证材料热处理后具有高硬度，另一方面加入铬、钼、铜等合金元素提高材料的耐腐蚀性能。
如美国专利US4180420通过在钢中加入钨的含量来提高材料的高温硬度。然而，该钢种中的C含量过高，导致其耐腐蚀性降低。再比如专利US6086686利用增加碳、氮的含量来获得高硬度，并通过加入铬、钼提高耐蚀性。然而，其耐腐蚀性能仍未满足使用的需要。对于马式体不锈钢钢丝的高强度和强耐腐蚀性的研究较少，中国专利CN101177764报道了一种N马氏体不锈钢丝及其制造方法，但是该专利仅提供了一种紧固件，并没有得到一种高强度和强耐腐蚀的马式体不锈钢钢丝。因而得到一种同时兼具高强度和强耐腐蚀的马式体不锈钢钢丝是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种既具有高强度同时又具有强耐腐蚀性能的马氏体不锈钢钢丝及其制备方法。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种马氏体不锈钢钢丝，其化学成分的质量百分比为：C0.20-0.46、Mn0.6-0.9、NiO0.2-2.0、Cr0.8-1.0、Mo0.04-0.20、N≦50ppm、P0.01-0.05、Al0.001-0.005、S0.05-0.20、Ti0.02-0.10、Zr0.1-1.0、V0.02-0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。
所述的马氏体不锈钢钢丝的制造方法按以下工序进行：
（1）按照下列组分和配比并利用电炉进行钢水冶炼：C0.20-0.46、Mn0.6-0.9、NiO0.2-2.0、Cr0.8-1.0、Mo0.04-0.20、N≦50ppm、P0.01-0.05、Al0.001-0.005、S0.05-0.20、Ti0.02-0.10、Zr0.1-1.0、V0.02-0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。
(2)用棒线材连轧机进行开坯，退火酸洗后得到φ5.5mm的不锈钢坯料。
(3)涂层并烘干。
采用皮膜剂对退火后的线材表面进行表面处理，然后在烘干炉烘干，炉温100-150℃，0.5-1.0小时
(4)用九连直进式拉丝机将原料直径拉至φ2.2mm。
(5)中间退火前采用清洗剂处理表面。
(6)在管式惰性气体保护式连续淬火炉中淬火，温度为1080℃。
(7)进行倒立式收线，再进入连续光亮退火炉，炉温为800-850℃，线速度18-22m/分，管内通入氨分解气体保护。
(8)进行酸洗及表面涂覆膜或草酸盐涂并烘干。
(9)使用四连直进式油拉机将步骤(4)所得材料拉至φ1.48mm。
(10)使用φ500mm立式拉丝机将步骤(9)所得材料拉至φ1.40mm。
本发明所得的马氏体不锈钢钢丝可以用于航天、航空、汽车工业、生物医学和建筑、机电等工业，制造高强度透平螺钉、特种螺栓、销轴和弹簧等。本发明所得的马氏体不锈钢钢丝同时具有高强度和强耐腐蚀的性能。
具体实施方式
实施例1
（1）按照下列组分和配比并利用电炉进行钢水冶炼：C0.20、Mn0.6、NiO0.2、Cr0.8、Mo0.20、N=50ppm、P0.01、Al0.005、S0.20、Ti0.02、Zr0.1、V0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。
(2)用棒线材连轧机进行开坯，退火酸洗后得到φ5.5mm的不锈钢坯料。
(3)涂层并烘干。
采用皮膜剂对退火后的线材表面进行表面处理，然后在烘干炉烘干，炉温100-150℃，0.5-1.0小时
(4)用九连直进式拉丝机将原料直径拉至φ2.2mm。
(5)中间退火前采用清洗剂处理表面。
(6)在管式惰性气体保护式连续淬火炉中淬火，温度为1080℃。
(7)进行倒立式收线，再进入连续光亮退火炉，炉温为800-850℃，线速度18-22m/分，管内通入氨分解气体保护。
(8)进行酸洗及表面涂覆膜或草酸盐涂并烘干。
(9)使用四连直进式油拉机将步骤(4)所得材料拉至φ1.48mm。
(10)使用φ500mm立式拉丝机将步骤(9)所得材料拉至φ1.40mm。
所得的马氏体不锈钢钢丝具有高强度和强耐腐蚀的性能。
实施例2
改变实施例1中的配比，即在步骤(1)中，高性能马氏体不锈钢钢丝组分和配比是：C0.20、Mn0.6、NiO1.0、Cr0.8、Mo0.04-0.20、N=10ppm、P0.01、Al0.005、S0.20、Ti0.10、Zr1.0、V0.08、B0.005，余量为铁和其他不可避免的杂质。其余与实施例1相同。
实施例3
改变实施例1中的配比，即在步骤(1)中，高性能马氏体不锈钢钢丝组分和配比是：C0.40、Mn0.9、NiO1.0、Cr1.0、Mo0.20、N=20ppm、P0.01、Al0.001、S0.20、Ti0.05、Zr0.5、V0.02、B0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。其余与实施例1相同。

Claims (4)

1.一种马氏体不锈钢钢丝，其特征在于，所述的马氏体不锈钢钢丝，其化学成分的质量百分比为：C0.20-0.46、Mn0.6-0.9、NiO0.2-2.0、Cr0.8-1.0、Mo0.04-0.20、N≦50ppm、P0.01-0.05、Al0.001-0.005、S0.05-0.20、Ti0.02-0.10、Zr0.1-1.0、V0.02-0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的马氏体不锈钢钢丝的制造方法，包括如下步骤，
(1)按照下列组分和配比进行钢水冶炼：C0.20-0.46、Mn0.6-0.9、NiO0.2-2.0、Cr0.8-1.0、Mo0.04-0.20、N≦50ppm、P0.01-0.05、Al0.001-0.005、S0.05-0.20、Ti0.02-0.10、Zr0.1-1.0、V0.02-0.08、B0.005-0.010，余量为铁和其他不可避免的杂质；
(2)用棒线材连轧机进行开坯，退火酸洗后得到φ5.5mm的不锈钢坯料；
(3)涂层并烘干；
采用皮膜剂对退火后的坯料表面进行表面处理，然后在烘干炉烘干；
(4)用九连直进式拉丝机将原料直径拉至φ2.2mm；
(5)中间退火前采用清洗剂处理表面；
(6)在管式惰性气体保护式连续淬火炉中淬火，温度为1080℃；
(7)进行倒立式收线，再进入连续光亮退火炉，管内通入氨分解气体保护；
(8)进行酸洗及表面涂覆膜或草酸盐涂覆并烘干；
(9)使用四连直进式油拉机将步骤(8)所得材料拉至φ1.48mm；
(10)使用φ500mm立式拉丝机将步骤(9)所得材料拉至φ1.40mm。
3.如权利要求2所述的马氏体不锈钢钢丝的制造方法，其中烘干炉烘干的炉温为100-150℃，时间为0.5-1.0小时。
4.如权利要求2所述的马氏体不锈钢钢丝的制造方法，其中所述连续光亮退火炉，炉温为800-850℃，线速度18-22m/分。
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