CN103741066B

CN103741066B - 一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢及其制造方法

Info

Publication number: CN103741066B
Application number: CN201310728556.8A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 郑涛; 刘圣磊; 陈炳铨; 胡锦程; 王治宇; 宋红梅
Original assignee: Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Desheng Stainless Steel Co., Ltd.
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103741066A

Abstract

一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10%，Si 0.51～0.8%，Mn 11.5～12.5%，Cr 17.0～18.0%，Ni 2.51～3.50%，N 0.15～0.20%，Sn 0.15～0.50%，Mo 0.30～0.50%，Mo+W/20.30～0.75%，Cu 2.0～2.5%，其余为Fe和不可避免杂质；同时，选下列一种以上元素：V≤0.1%、Nb≤0.1%，且，30Sn%+5Mo%+2.5W%+Ni%+Cu%+0.5Si%‑0.25Mn%≥9.0。本发明通过Cu‑Mo‑Sn‑Si合金化，弥补镍元素降低和添加锰对耐酸腐蚀性能的不利影响，使材料具有优于304的耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀的性能；同时控制M_d30/50温度低于‑75℃，奥氏体稳定性优于304和305，确保材料冷加工变形量≤50%时，不产生磁性的马氏体相变，硬态材料仍保持无磁特性。

Description

一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种精密电子用含氮节镍不锈钢及其制造方法，尤其一种耐蚀性优良的Cu-Mo-Sn-Si合金化无磁硬态节镍奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

不锈钢硬态材料常用于电子、仪器仪表等行业。常用的不锈钢硬态材料主要为300系奥氏体不锈钢中的S30400（304）和S30100（301）。所谓的硬态不锈钢是指将不锈钢板或者钢带进行调质轧制，给予钢带一定的冷轧压下量，冷加工后不做退火处理，获得硬态不锈钢产品。硬态不锈钢一般比固溶处理（或退火处理）后的相同材料强度高、硬度高，因此材料更耐磨，使用寿命更长。

常用的不锈钢硬态材料有304和301，其中304的耐蚀性较高，应用较广泛；301的耐蚀性低于304，一般用于制作轨道交通车辆。根据ASTM A240标准，304的标准成分为：C ≤0.08%，Si ≤0.75%，Mn ≤2.0%，Cr18.0～20.0%，Ni 8.0～10.5%，一般地304的典型成分为C0.06%，Si 0.4%，Mn 1.0%，Cr 18%，Ni 8%。

退火态的304和301是无磁的。但是304、301等调质轧制后产生大量的应变诱发马氏体，而马氏体相具有磁性，因此导致整个材料带有磁性。对于电子行业和仪器仪表行业，为了避免材料对设备的干扰，要求材料无磁。因此，硬态304不锈钢在这些行业的应用受到了限制。

因此开发了Ni含量更高（10%Ni）的305不锈钢，增加奥氏体相的稳定性，抑制马氏体相磁性相产生，因此305在冷轧压下较小的条件下能够保持无磁或者弱磁的特性。305中添加了更多的镍，将导致材料成本升高20%以上，限制了材料的推广和应用。相似的还有中国专利CN90107850.6公开了一种单相奥氏体无磁不锈钢，其化学成份为（重量%）：C≤0.08%，Si≤1.5%，Mn 1.0～2.0%，Cr 13.2～14.95%，Ni 12.0～13.9%，Cu 2.5～3.5%，P≤0.025%，S≤0.015%，Re 0.005～0.05%，其余为Fe。通过调整钢种中的各元素含量范围，使材料基体组织稳定，经20%～80%变形后，仍为单相奥氏体组织，而且导磁率性能稳定。该发明钢主要适用于制作电器设备零部件。其成分特点是镍含量高达12.0～13.9%。

M_d30/50=M_d30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo%可以表征磁性相产生的倾向。如果M_d30/50温度越高，代表该材料中奥氏体相越不稳定，材料发生应变诱发马氏体相变的趋势就越明显。M_d30/50（304）=60℃，305不锈钢的典型成分代入M_d30/50温度公式，计算得到M_d30/50（305）=5℃。可见304的M_d30/50温度较高，易发生应变诱发马氏体相相变，导致材料产生磁性，305相比更稳定。

Mn、N等也降低M_d30/50温度，因此利用Mn、N取代镍，形成和稳定奥氏体相，开发出具有硬态无磁的节镍奥氏体不锈钢成为重要发展方向。典型产品和专利包括：

日本金属的NAS NM15M，其典型成分为C 0.040/0.090，Mn14.00/15.00，P≤0.045，S≤0.045，Ni 4.00/4.60，Cr 16.50/17.50，N 0.30/0.35。NAS NM15M奥氏体稳定性极高，M_d30/50温度低于-150℃，即使冷轧压下50%以上，仍保持没有磁性的优良特性。

中国专利CN93121570.6公开了一种新型奥氏体无磁不锈钢，其化学成分为：<0.12%C，<1.0%Si，10～13%Mn，<0.03%P，<0.03%S，12～14%Cr，4～6%Ni，1.5～2.5%Cu，<0.02%Re，其余为Fe，优先选择<0.06～0.1%C，<1.0%Si，10～11%Mn，<0.03%P，<0.03%S，12～14%Cr，4～6%Ni，1.5～2.5%Cu，≤0.02%Re，其余为Fe。其成分特点是含一定量的稀土元素，且Cr含量远低于304。专利指出该合金即使进行深加工，也不会产生磁性。

中国发明专利CN01116097.7公开了一种精密冲切性优良的奥氏体不锈钢，成份为(C+1/2N)≤0.060质量%，Si≤1.0质量%，Mn≤5质量%，S≤0.006质量%，Cr为15～20重量%，Ni为5～12质量%，Cu≤5重量%，Mo为0～3.0质量%及Fe和杂质，条件由下述式确定的M_d30/50值控制在-60～-10℃内。冷轧后钢板的硬度增加优选为维氏硬度20%或更大。钢板的金相组织在终退火状态优选调整到#8～#11晶粒度，该材料的冲切性能得到明显提高。

欧洲发明专利EP593158提出了一种含Cu含N的Cr-Ni-Mn奥氏体不锈钢，其中含16.5-17.5%Cr，6.4-8.0%Mn，2.50-5.0%Ni，2.0-3.0%Cu，不大于0.15%C，不大于0.2%N，不大于1%Si，该合金的冷加工硬化低于201，耐蚀性则接近430。欧洲专利EP0694626A1公开了一种低成本奥氏体不锈钢，其具有与AISI-304奥氏体不锈钢类似的加工性能、耐蚀和焊接性能，其成分含量为（重量%）：C<0.1%，Si<0.5%，Mn9-11%，Ni1.5-3.5%，Cu<3%，Cr16-18%，Mo<3%，N0.1-0.2%，余量为Fe。

含Mn-N的无磁不锈钢能够满足调质轧制成硬态产品时不产生磁性的要求，同时成本低于304。但是通过实验分析发现，现有的Mn-N无磁不锈钢（1）Cr含量较低，添加了较高含量的Mn。Mn影响耐点蚀性的原因在于锰和硫形成MnS，或随着钢中锰量增加，MnS中的含铬量降低，所引起的MnS夹杂在腐蚀介质中的溶解，常常成为点蚀、缝隙腐蚀的起始点。因此耐点蚀性能显著低于304，比如专利CN93121570.6和CN90107850.6分别将Cr含量降低到12～14%Cr和Cr13.2～14.95%，Mn含量则达到10%以上。（2）Ni含量较低，Mn含量较高，因此材料耐酸性溶液腐蚀的性能远远低于304。精密电子用硬态无磁不锈钢一般要经过蚀刻处理，同时焊接过程中大量焊剂是酸性的，这些都导致材料使用环境是酸性的，因此材料容易发生酸性条件下的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢及其制造方法，通过Cu-Mo-Sn-Si合金化，弥补了贵金属镍元素降低和添加锰对耐蚀性特别是耐酸腐蚀性能的不利影响，使材料具有优于304的耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀的性能，能够满足酸性环境下的加工和使用要求；同时通过控制M_d30/50温度低于-75℃，奥氏体稳定性优于304和305，确保材料加工比如轧硬后，不产生磁性的马氏体相变，因此硬态材料仍保持无磁的特性。可以广泛用于电子、仪器仪表等精密电子行业，成本与304和305相比明显降低，无磁和耐酸腐蚀性能则更优。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10%，Si 0.51～0.8%，Mn 11.5～12.5%，Cr 17.0～18.0%，Ni2.51～3.50%，N 0.15～0.20%，Sn 0.15～0.50%，Mo 0.30～0.50%，Mo+W/20.30～0.75%，Cu 2.0～2.5%，同时还可选自下列一种以上元素：V≤0.1%、Nb≤0.1%，其余为Fe和不可避免杂质；且，同时满足：

30Sn%+5Mo%+2.5W%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn%≥9.0；

M_d30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo%≤-75℃，奥氏体的稳定性高于304和305；

1.70≤Creq:Nieq≤1.90，其中，Creq=%Cr+%Mo+1.5%Si；Nieq=%Ni+20%N＋30%C+0.33%Cu+0.1%Mn。

进一步，成分配比还满足：PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%≥18。

本发明通过大量实验回归总结了耐酸腐蚀指数的模拟公式，成分配比满足30Sn%+5Mo%+2.5W%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn%≥9.0，耐酸腐蚀性能优于304。

M_d30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo%≤-75℃，确保冷轧压下50%或者变形50%不产生磁性相。

1.70≤Creq:Nieq≤1.90，其中Creq=%Cr+%Mo+1.5%Si：Nieq=%Ni+20%N＋30%C+0.33%Cu+0.1%Mn，确保材料具有室温下全奥氏体组织。

PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%≥18，材料具有与304相当的耐点蚀性能。

在本发明奥氏体不锈钢成分设计中，

C：C是强奥氏体形成元素，可以取代镍促进奥氏体形成，并稳定奥氏体组织，显著降低M_d30/50温度，每添加0.1%C，可以使M_d30/50温度降低46℃，有效抑制应变过程中磁性马氏体相的形成。但是当碳含量过高时，碳与铬结合后在晶界形成富铬碳化物，导致晶间腐蚀。本发明钢中优选碳含量为0.06%～0.10%。

Si：Si是铁素体形成和稳定元素。一般不锈钢中含有0.2～0.6%的硅。本发明通过实验发现Fe-Cr-Mn-Ni-N成分体系中Si改善耐酸腐蚀性能，与00Cr18Ni20Si6MoCu耐酸不锈钢中规律类似。但是硅含量过高时加速金属间相的析出。因此，本发明钢中设计硅含量为0.51%～0.80%。

Mn：Mn是一种奥氏体形成和稳定元素，可以取代镍获得奥氏体组织；同时锰的添加可以显著提高氮的溶解度；另外锰的添加也可以降低M_d30/50温度，每添加1%Mn，可以使M_d30/50温度降低16℃，因此锰是本发明钢的主要合金元素之一。但是锰恶化耐点蚀性能；尤其地，Mn还恶化耐酸腐蚀的性能，导致酸性条件下腐蚀加速。因此本发明经过大量筛选，优化Mn含量为11.5%～12.5%，通过Cu-Mo-Sn-Si合金化弥补Mn对耐蚀性带来的不利影响。

Cr：Cr是钢获得耐腐蚀性能的最重要元素。铬是显著增强耐点蚀性能的元素，本发明钢中铬含量控制在17.0%以上。但铬是主要的铁素体形成元素，过高的铬将导致材料中出现铁素体相，不能保证室温状态下获得完全无磁的奥氏体。本发明钢中铬含量控制在17.0%～18.0%。

Ni：Ni是强烈的奥氏体形成和稳定元素。镍同时降低M_d30/50温度，提高奥氏体相稳定性。但是镍价格昂贵，因此本发明钢中镍含量控制在2.51%～3.50%。Ni的降低不利于耐酸腐蚀性能，计划通过Cu-Mo-Sn-Si合金化弥补。

N：N是一种强奥氏体形成元素。每添加0.1%的氮，可以使M_d30/50温度降低46℃，有效抑制应变过程中磁性马氏体相的形成氮和钼的协同作用可以显著提高耐点腐蚀性能和耐缝隙腐蚀性能。但是氮含量过高时，将提高熔炼和热加工的难度，尤其是氮含量的提高将导致严重的热轧边裂，导致难以在现有产线上进行生产。因此，本发明钢中氮含量控制在0.15%～0.20%。

Mo：Mo非常有利于提高钢的耐腐蚀性能。钼能显著促进铬在钝化膜中的富集，从而增强不锈钢钝化膜的稳定性，显著强化钢中铬的耐蚀作用。本发明实验发现Mo添加后，可以与Cu、Si、Sn等元素发生协同作用，极大提升材料在酸性环境下的耐蚀性。钼含量过高将增加合金成本，因此本发明钢中的钼含量控制在0.30～0.50%。W的作用与Mo类似，但是效果只有Mo的一半。

Sn：Sn是固溶强化元素，使材料的强度提高，同时Sn能改善不锈钢表面钝化膜的特性，SnO₂在钝化膜中富集提高了其稳定性和再修复能力从而提高了不锈钢的耐蚀性。本发明通过实验发现在Cu、Si、Mo的协同下，Sn可以大大降低高锰低镍奥氏体不锈钢在酸性介质中的腐蚀速率。尤其是在含Mn较高的成分体系中，Sn的加入可以降低Mn对耐酸性腐蚀的不利影响。但Sn是低熔点金属，过高会引起热加工时的熔融脆性。因此，本发明钢中Sn控制在0.15～0.50wt%。

Cu：Cu是奥氏体形成元素，降低Md_30/50温度，改善成形性；Cu还可以提高还原性酸中不锈钢的耐蚀性，尤其地本发明通过大量实验发现Cu与Sn等复合添加产生协同作用，可以有效提高Sn、Mo等对耐蚀性的进一步提高。过多的Cu也会降低钢的热加工性。因此，本发明钢中控制Cu2.0～2.5%，弥补Mn的大量加入对耐酸腐蚀的不利影响。

V、Nb，作为可选元素，主要作用是细化组织，提高钢液纯净度，提高热加工性能，其含量均控制在0.1%以下。

常规奥氏体不锈钢中无磁的奥氏体相是亚稳定的，在冷加工或者冷变形过程中转变为马氏体相，使材料产生磁性，如SUS304不锈钢，冷加工20%后，磁性相含量达到15%以上；冷加工50%后，磁性相25%以上。马氏体相变产生的量由两个因素决定：

（1）奥氏体相的稳定性。M_d30/50越低，越不容易产生磁性相；

（2）调质轧制时的冷轧变形量。变形量越大，磁性相含量就越多。

通过对调质轧制工艺的大量实验，本发明钢种可以施加0～50%的冷加工变形量，确保不产生磁性相。因此，如果保证调质轧制后无磁性相（即磁性相含量为0），调质轧制工艺需严格控制冷加工变形量≤50%。

本发明成分设计过程中，遵循以下原则：

（1）Ni、N、C、Mn、Cu等是奥氏体形成元素，Cr、Mo、Si等是铁素体形成元素，必须保证足够的奥氏体形成元素，首先确保材料在未冷加工之前具有无磁的全奥氏体组织。

采用铬当量和镍当量来参考，Creq=%Cr+%Mo+1.5%Si，Nieq=%Ni+20%N＋30%C+0.33%Cu+0.1%Mn-0.01%Mn²。本发明通过大量实验发现控制1.70≤Creq:Nieq≤1.90，其中Creq==%Cr+%Mo+1.5%Si，Nieq=%Ni+20%N＋30%C+0.33%Cu+0.1%Mn，可以确保材料具有室温下全奥氏体组织。

（2）本发明通过实验发现当M_d30/50≤-75℃时，材料即使经过50%冷轧压下或者应变处理（冷轧或应变后不退火，直接使用），仍能保持完全无磁的特性。

因此，控制M_d30/50≤-75℃，确保冷轧压下50%或者变形50%不产生磁性相。与304的M_d30/50温度（50℃）和305的M_d30/50温度（27℃）相比均显著降低，因此材料的奥氏体相更稳定。

（3）本发明的节镍奥氏体不锈钢通过Cu-Mo-Sn-Si合金化，弥补了贵金属镍元素降低和添加锰对耐蚀性特别是耐酸腐蚀性能的不利影响，确保30Sn%+5Mo%+2.5W%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn%≥9.0，使材料耐酸腐蚀性能优于304，能够满足酸性环境下的加工和使用要求。控制PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%≥18，确保材料具有与304相当的耐点蚀性能。

（4）对成本的影响。Ni和Mo是增加成本的关键因素，因此本发明控制Mo含量低于0.50%，Ni含量低于3.50%，因此材料成本显著低于304奥氏体不锈钢。

（5）对力学和热加工性能的影响。N是获得和稳定奥氏体组织、降低磁性马氏体相出现的关键因素之一，同时N、Mn取代Ni后可以降低成本，但是N含量过高导致冶炼和加工难度加大，同时影响成型等性能。

本发明所述耐蚀性优良的无磁硬态节镍奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

1)冶炼、铸造

按上述成分冶炼，模铸或连铸形成铸坯，然后其化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10%，Si 0.51～0.80%，Mn 11.5～12.5%，Cr17.0～18.0%，Ni 2.51～3.50%，N 0.15～0.20%，Sn 0.15～0.50%，Mo0.30～0.50%，Mo+W/2 0.30～0.75%，Cu 2.0～2.5%，同时还可选自下列一种以上元素：V≤0.1%、Nb≤0.1%，其余为Fe和不可避免杂质；采用常规的真空感应炉、电炉-AOD双联冶炼或电炉-AOD-LF冶炼，冶炼后模铸或连铸成铸坯，Mn在AOD中加入；所述的连铸过热度为30～80℃，板坯拉速为0.6～2m/min；

2)锻造或热轧，连铸板坯放入辊底式加热炉加热到1100～1250℃，在热连轧机组上轧制到所需厚度后卷取；

3)将热轧钢板进行退火酸洗，然后继续冷轧至不同厚度；将冷轧钢板退火酸洗，获得常规的冷轧产品；

4)轧硬，将冷轧产品继续压下0～50%，称为轧硬或调质轧制，从而获得更高的强度和硬度；轧硬后获得360～1590MPa高强度的同时，钢板中不产生磁性的马氏体相。

进一步，材料调质轧制后，当冷加工变形量≤50%时，钢板中磁性的马氏体相含量为零，材料仍保持完全无磁的特性。

在本发明制造方法中，采用常规的真空感应炉、电炉-AOD双联冶炼或电炉-AOD-LF冶炼，冶炼后模铸或连铸成铸坯，Mn在AOD中加入，可以有效提高收得率。

轧硬，又称调质轧制。将冷轧退火钢板压下0～50%，获得不同程度的高硬度（具体可分为半硬态，全硬态，超硬态等）和强度，同时材料保证完全无磁性，满足精密电子等行业的应用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

现有的奥氏体不锈钢304冷轧硬态产品具有磁性，无法满足精密电子无磁部件的应用。同时304中贵重元素镍的含量达到8%，材料成本较高；高镍的奥氏体不锈钢305中奥氏体比304更稳定，可以保证在一定压下量条件下硬态产品中不产生磁性的应变诱发马氏体相，但是305中贵元素镍的含量高于10.5%，因此成本比304更高，限制了其应用。本发明通过合理利用C、N、Ni、Mn、Cu稳定奥氏体相的作用，控制Md_30/50温度低于-75℃，经过冷轧成硬态产品时，不产生磁性的马氏体相变，因此材料仍保持无磁的特性。同时成本低于304。

现有的含氮节镍奥氏体不锈钢产品和专利采用降低材料中的Ni和Cr含量，以降低成本，但耐蚀性（PREN值）低于传统的304。如中国发明专利CN1129259公开了一种能节镍铬的含氮奥氏体不锈钢，Cr含量也显著降低到10～15%，这将导致耐蚀性远低于304。中国发明专利CN101338403中Mn优选为9.0～10.0%；Cr优选为15.5～16.0%；Ni含量优选为1.8～2.0%，耐蚀性同样低于304。前文所述中国发明专利CN93121570.6和CN90107850.6分别将Cr含量降低到12～14%Cr和Cr13.2～14.95%，材料的耐蚀性将远低于18%Cr的304奥氏体不锈钢。

现有的无磁奥氏体不锈钢存在耐蚀性（包括耐点蚀和耐酸性环境腐蚀性能）低于304，尤其是Ni含量降低和添加大量Mn后耐酸性介质腐蚀性能下降。

本发明的节镍奥氏体不锈钢通过Cu-Mo-Sn-Si合金化，弥补了贵金属镍元素降低和添加锰对耐蚀性特别是耐酸腐蚀性能的不利影响，使材料具有优于304的耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀的性能，能够满足酸性环境下的加工和使用要求。

现有的相关专利中，主要是对铁素体或马氏体不锈钢进行Sn微合金化改善机械加工性能或者耐氯离子腐蚀性能，如中国专利CN1977062A在16～25wt%Cr铁素体不锈钢中添加小于0.15wt%的Sn，可作为低切削时的机械加工性改良添加剂。

日本专利JP62278252A，在含有7.5～30wt%的Cr和小于40wt%的Ni的特殊钢中添加0.005～0.7wt%的Sn改善切削性。

中国专利CN101981217A在10～14wt%的Cr马氏体不锈钢中，通过添加0.005～1.0wt%的Sn，可提高在氯化物环境下的耐锈性。

中国专利CN201310092553公开了一种含Sn奥氏体不锈钢及其制造方法，其成分体系为高钼高镍体系，产品接近316L。具体化学成分的重量百分含量为：C≤0.030%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，P≤0.045%，S≤0.030%，Ni：10.00～15.00%，Cr：16.00～18.50%，Mo：2.00～3.00%，N≤0.10%，Sn：0.01～1.00%，Cu≤1.2%，其余为Fe和不可避免的杂质。通过Sn微合金化，进一步改善了高Ni含Mo的316L奥氏体不锈钢的耐还原性硫酸腐蚀性能。

本发明针对Mn含量高、Ni含量低的节镍奥氏体不锈钢，通过Cu-Mo-Sn-Si合金化，弥补了贵金属镍元素降低和添加锰对耐蚀性特别是耐酸腐蚀性能的不利影响，使材料具有优于304的耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀的性能，能够满足酸性环境下的加工和使用要求。材料耐酸腐蚀和冷加工保持无磁的特性优于304，同时成本更低。为要求无磁和优良耐蚀性尤其是耐点蚀和酸性介质腐蚀的精密电子行业提供了一种高性能，更经济的材料。

附图说明

图1为本发明实施例2的合金金相图。

图2为本发明实施例7和对比例1经过不同冷轧压下后磁性相的含量。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

本发明实施例以电炉-AOD-LF冶炼的生产流程为例：将铬铁、镍铁、钼铁、纯铜以及废钢等加入电炉进行融化，熔清后将钢液倒入AOD炉，在AOD炉内加Mn、脱C、脱S和增N、控N的吹炼，当冶炼成分达到要求时，将钢液倒入中间包，并在立弯式连铸机上进行浇铸。连铸的过热度为30～80℃，板坯拉速为0.6～2m/min。将连铸板坯放入辊底式加热炉加热到1100～1250℃，在热连轧机组上轧制到所需厚度后卷取后退火酸洗。后续进行冷轧退火酸洗。然后根据用户需要的硬度和强度进行调质轧制，压下量0～50%，最终获得耐蚀性优良的无磁硬态节镍奥氏体不锈钢产品。

实施例2的合金金相图如图1所示（室温为奥氏体组织），试样经电解腐蚀，腐蚀剂为饱和的草酸溶液，腐蚀电流0.2～0.4A/cm²。

表1所示为本发明实施例钢的化学成分，其成分余量为Fe。表2所示为本发明实施例钢M_d30/50温度、铬镍当量、点蚀当量PREN、耐酸性腐蚀系数模拟值等。

表1同时给出了作为对比例的标准304奥氏体不锈钢和Mn-N系节镍奥氏体不锈钢的化学成分。

由表2和表3可见，传统的Fe-Cr-Mn-Ni-N系节镍奥氏体不锈钢（对比例2）的耐点蚀当量和耐酸腐蚀系数等均显著低于304，无法满足使用。表2测试数据显示，本发明钢耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀性能优于304，更远高于现有的节镍奥氏体不锈钢体系，能够满足酸性环境下的加工和使用要求。

表3给出了本发明钢以及对比钢种轧硬态20%后的力学性能，利用磁性测试仪检测了不同冷加工压下后材料中磁性马氏体相的含量，并与304进行了对比。力学性能均取自冷轧板，采用JIS13B标准加工和检测。

本发明钢同时控制Md_30/50温度低于-75℃，奥氏体稳定性优于304和305，硬态材料不产生磁性的马氏体相变，保持无磁的特性，而304的磁性相含量达到0～35%不等，因此本发明硬态钢具有更稳定的无磁性能，从而满足精密电子行业的需求（图2对比了实施例7和对比例1经不同冷轧压下后磁性相含量）。

本发明比304和现有的节镍奥氏体不锈钢更适合应用于电子仪器、设备等耐点蚀和酸洗腐蚀要求高且要求必须无磁的领域。

表1 单位：重量百分比

	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	N	W	Sn	Cu
											实施例1	0.07	0.4	11	17	2.51	0.35	0.16	--	0.2	2.0
实施例2	0.08	0.8	10.5	17.5	3.00	0.40	0.18	0.50	0.3	2.2
											实施例3	0.06	0.5	12	18	3.50	0.35	0.18	0.20	0.32	2.2
实施例4	0.10	0.2	10	17.2	2.80	0.30	0.15	0.10	0.50	2.0
											实施例5	0.08	0.4	10.2	17.8	3.40	0.45	0.17	0.25	0.15	2.5
实施例6	0.07	0.5	10.8	17.5	3.20	0.50	0.20	0.30	0.40	2.1
											实施例7	0.06	0.6	11.3	17.2	2.80	0.40	0.19	0.40	0.28	2.4
实施例8	0.08	0.7	11.5	17.9	3.30	0.47	0.18	0.35	0.25	2.2
											实施例9	0.09	0.7	10.4	17.4	2.70	0.42	0.19	0.42	0.19	2.3
实施例10	0.08	0.6	10.9	17.3	2.90	0.38	0.17	0.17	0.33	2.3
											实施例11	0.07	0.5	11.8	17.6	2.55	0.48	0.19	0.05	0.44	2.1
实施例12	0.09	0.3	11.1	17.7	3.10	0.37	0.16	0.12	0.39	2.4
											对比例1	0.06	0.4	1.0	18.0	8.00	--	--	--	--	--
对比例2	0.08	0.4	9.0	14.2	1.00	--	0.15	--	--	1.6

表2

	Md_30/50（℃）	PREN	耐酸指数	铬镍当量比
					实施例1	-66.4	20.72	9.51	1.88
实施例2	-95.4	21.70	14.83	1.82
					实施例3	-127.4	22.04	14.55	1.78

实施例4	-72.0	20.59	19.05	1.71
					实施例5	-109.1	22.01	10.73	1.73
实施例6	-103.4	22.35	17.85	1.72
					实施例7	-96.2	21.56	13.78	1.83
实施例8	-125.2	22.33	13.35	1.77
					实施例9	-96.1	21.83	11.25	1.75
实施例10	-95.3	21.27	14.70	1.78
					实施例11	-102.9	22.22	17.43	1.83
实施例12	-113.6	21.48	16.58	1.71
					对比例1	60.0	18.00	7.75	1.88
对比例2	56.8	16.60	0.35	1.89

表3

注：对比例1为标准的304奥氏体不锈钢，对比例2对常规的Cr-Mn-Ni-N系奥氏体不锈钢（即200系）。

综上所述，本发明节镍奥氏体不锈钢通过Cu-Mo-Sn-Si合金化，弥补了贵金属镍元素降低和添加锰对耐蚀性特别是耐酸腐蚀性能的不利影响，使材料具有优于304的耐点蚀性能和耐还原性酸腐蚀的性能，能够满足酸性环境下的加工和使用要求；同时通过控制M_d30/50温度低于-75℃，奥氏体稳定性优于304和305，确保材料冷作成形或者变形后，不产生磁性的马氏体相变，因此材料仍保持无磁的特性。材料耐酸腐蚀和冷加工保持无磁的特性优于304，同时成本更低。

Claims

1.一种精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10％，Si 0.51～0.8％，Mn 11.5～12.5％，Cr 17.0～18.0％，Ni 2.51～3.40％，N 0.15～0.20％，Sn 0.15～0.50％，Mo 0.30～0.50％，Mo+W/2 0.30～0.75％，Cu 2.0～2.5％，同时选下列一种以上元素：V≤0.1％、Nb≤0.1％，其余为Fe和不可避免杂质；且，满足：

30Sn％+5Mo％+2.5W％+Ni％+Cu％+0.5Si％-0.25Mn％≥9.0；

M_d30/50＝580-520C％-2Si％-16Mn％-16Cr％-23Ni％-300N％-26Cu％-10Mo％≤-75℃；

1.70≤Creq:Nieq≤1.90，其中，Creq＝％Cr+％Mo+1.5％Si、

Nieq＝％Ni+20％N+30％C+0.33％Cu+0.1％Mn。

2.根据权利要求1所述的精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢，其特征是，成分配比还满足：PREN＝Cr％+3.3Mo％+16N％≥18。

3.根据权利要求1或2所述的精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

1)冶炼、铸造

按上述成分冶炼，模铸或连铸形成铸坯，然后其化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10％，Si 0.51～0.80％，Mn 11.5～12.5％，Cr 17.0～18.0％，Ni 2.51～3.40％，N 0.15～0.20％，Sn 0.15～0.50％，Mo 0.30～0.50％，Mo+W/2 0.30～0.75％，Cu 2.0～2.5％，同时确保另外还可选自下列的一种或多种元素：V≤0.1％、Nb≤0.1％，其余为Fe和不可避免杂质；采用常规的真空感应炉、电炉-AOD双联冶炼或电炉-AOD-LF冶炼，冶炼后模铸或连铸成铸坯，Mn在AOD中加入；所述的连铸过热度为30～80℃，板坯拉速为0.6～2m/min；

4)轧硬，将冷轧产品继续压下0～50％，称为轧硬或调质轧制，从而获得更高的强度和硬度；轧硬后获得360～1590MPa高强度的同时，钢板中不产生磁性的马氏体相。

4.根据权利要求3所述的精密电子用无磁硬态奥氏体不锈钢的制造方法，其特征是，材料调质轧制后，当冷加工变形量≤50％时，钢板中磁性的马氏体相含量为零，材料仍保持完全无磁的特性。