CN104195451A - 一种中铬铁素体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有良好强韧性、耐蚀性和冲击性的中铬铁素体不锈钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.03-0.065；Si：0.2-0.8；Mn：0.2-0.8；P：≤0.015；S：≤0.008；Cr：16.5-19.5；V：0.1-0.4；N：0.008-0.035；Al：0.09-0.09；Ni：0.15-0.45；O：≤0.008；Ca：≤0.004；其中P、S、O、Ti、Nb的下限值均不为0，4(C+N)≤V+0.1，余量为铁和其它不可避免的杂质本发明还提供该不锈钢的制造方法，包括a.钢坯或连铸坯加热，加热温度在1050-1150℃之间；b.热轧；c.退火和酸洗；d.冷轧；e.退火和酸洗。通过采用本发明的成分设计和制造方法，生产出具有良好的强塑性、耐蚀性和横向冲击性能的钢板，从而满足家电和制品的加工需要。

Description

一种中铬铁素体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢及其制造方法，具体涉及一种具有良好强韧性、耐蚀性和冲击性的中铬铁素体不锈钢。

背景技术

冷轧双相钢因为具有高强度、高延伸率、高的加工硬化指数和连续屈服等特点，在现代汽车用钢中被越来越受关注。传统的双相钢主要用于汽车产品的加强件上，如保险杠、轮廓和支架等，为了更大幅度的减轻汽车自重，增加汽车面板或内板中高强钢的使用比例非常有必要。目前，用于汽车面板或内板的汽车用钢主要为IF钢，其抗拉强度最大约为440MPa，如果能将高强双相钢部分或全部代替IF钢，对于提高汽车用钢的综合力学性能、节约能源和降低冶炼成本是很有意义的。具有单相组织的IF钢r值一般在1.5以上，而传统的双相钢超深冲性能较差，r值基本在1.0以下，这对后续的冲压成形非常不利。传统冷轧双相钢中马氏体体积分数大约占20％-30％，较高比例的硬质相阻碍了有利于深冲性能的{111}纤维织构的发展，从而使得其深冲性能恶化。本发明一方面在成分设计上严格控制最终马氏体体积分数，另一方面通过织构预处理工艺强化{111}//RD方向织构，因此最终获得优异的综合性能。

中铬铁素体不锈钢中不含镍或只加入少量的镍，因而具有比奥氏体不锈钢成本低的优势，而且其耐氯离子腐蚀、耐点蚀等耐腐蚀性能优良，热膨胀系数小，越来越多地替代304不锈钢，应用于制造耐用装饰品、家电部件和厨房设备等。但是，普通的中铬铁素体不锈钢(典型钢种为430)不仅成型性差，而且其强度和硬度也偏低。

表1中列出了关于铁素体不锈钢的一些专利，其中日本专利JP7268563 A、JP 6002038 A和JP 1995109026 B2均为低铬铁素体不锈钢。日本专利JP6033198A、JP 2562740 B2和IP 10130786 A均涉及低碳(碳不大于0.02％)中铬铁素体不锈钢。日本专利IP 2005089850 A涉及一种低碳(碳不大于0.03％)中铬铁素体不锈钢，主要以钛、铌作为稳定化元素。专利JP 2756190 B2中除了加入钛或钒外，还加入了钴、铊、铝和锆等合金元素。另外，CN00800983.X是单加钒并控制钒氮溶度积的铁素体不锈钢，JP 10176223 A中加钒和硼。

发明内容

本发明目的在于提供一种中铬铁素体不锈钢的成分和工艺控制范围，制造出具有良好的强塑性、耐蚀性和横向冲击性能的中铬铁素体不锈钢。

本发明的中铬铁素体不锈钢的化学成分的质量百分比为：C：0.03-0.065；Si：0.2-0.8；Mn：0.2-0.8；P：≤0.015；S：≤0.008；Cr：16.5-19.5；V：0.1-0.4；N：0.008-0.035；Al：0.009-0.09；Ni：0.15-0.45；O：≤0.008；Ca：≤0.004；其中P、S、O、Ti、Nb的下限值均不为0，4(C+N)≤V+0.1，余量为铁和其它不可避免的杂质。

以下是各化学成分的作用及其具体说明：

碳：碳易与铬反应形成铬的碳化物如Cr23C6和Cr7C3等，而且碳含量越高，碳与铬形成铬的碳化物的可能性也越大，铬的碳化物的形成会在钢中形成贫铬区，使钢的耐蚀性大大下降。要避免形成这些化合物，一方面是降低钢中的碳，另一方面添加铌、钒和钛等强碳化物形成元素，铌、钒和钛的加入使碳优先形成化合物，避免或减少形成铬的化合物。一般地，随着含碳量的提高，钢的强度上升，成型性下降。因此，本发明中将碳控制在0.03-0.065％，优选0.05％。

硅：硅是主要作为脱氧剂加入到钢中，硅同时也是一种合金元素，起固溶强化作用，并在提高抗高温氧化性能方面有明显的作用。但是，钢中硅含量高时延展性会变差，因此从提高铁素体不锈钢的可加工性考虑，其含量控制在0.2-0.8％的范围之内，优选0.4-0.6％。

锰：锰既是脱氧元素又是固溶强化元素。锰含量提高会显著提高钢的强度，但也会降低钢的塑性，因此其含量控制在0.2-0.8％的范围内，优选0.4-0.6％。

磷：磷是有害元素，因此根据生产控制水平尽量地降低。

硫：硫也是一种有害元素。硫化物在钢中不仅会产生热脆，而且会降低钢的耐蚀性。硫容易和锰反应生成硫化锰，它是一种塑性非常好的夹杂物，经过加工后呈长条状存在，会严重地影响钢板的横向冲击性能。通常硫的含量控制在低于0.008％，以避免硫的有害影响。

铬：铬很大程度上决定了不锈钢的耐蚀性，本发明专利的铬含量控制在16.5-19.5％范围内。铬含量过高时，一方面会明显提高成本，另一方面可制造性会变差，优选未17-18％。

氮：氮和碳一样也是一种间隙原子，氮也是一种有益的元素，具有固溶强化等作用。当钢中加入强氮化物形成元素例如铌、钒和钛时容易形成铌、钒和钛的氮化物或者碳氮的复合化合物。如果钢中氮含量过高，则氮与钛等生成化合物的温度提高，形成的颗粒会很粗大，这样会损害钢的延展性。因此，将氮的加入量控制在0.008-0.035％。

钒：钒也是强碳、氮化合物的形成元素，钒和氮生成氮化钒的温度比氮化钛要低，约在1000℃左右，因而受热轧工艺的影响较大。反过来说，基于氮化钒的析出特点，通过控制热轧工艺可以实现氮化钒以细小弥散状态析出，从而达到氮化钒的弥散强化目的。

铝：铝是一种强脱氧元素，以铝脱氧可以有效地降低钢中的氧含量，钢中氧含量低可以减少钢中的氧化物夹杂，提高合金元素的收得率。钢中最高加入0.09％的铝完全能够满足脱氧的要求，过多的铝在钢水浇铸过程中容易发生水口堵塞。

钙：由于硫在钢中形成硫化锰夹杂，塑性极好的硫化锰经过加工后呈长条状会严重损害钢板的横向冲击性能。经过钙处理可以改变硫化物的形状，使得硫化物呈细小的颗粒状或球形夹杂存在。在铝脱氧钢中，钙还可以改变Al2O3的结构。钙处理必须确保向钢中加入足够量的钙，钙加入量不够，形成高熔点的夹杂物，浇铸时容易造成水口堵塞；钙含量过高时，也容易形成高熔点的CaS，影响浇铸性能。

铌：铌是强碳、氮化合物的形成元素，铌也会固溶于基体中，起固溶强化作用。钢中加入适量的铌有利于提高钢的成型性，特别是改善钢的各向异性，而且也可以避免因加入过多的钛而带来生产上的麻烦，例如连铸时堵塞水口、恶化表面质量等。铌的析出相和固溶的铌均可以提高钢的强度，但加入较多的铌会显著地提高钢的再结晶温度。因此，铌的加入量不超过0.25％。

钛：钛也是一种强碳、氮化合物的形成元素，钛能够固定碳、氮原子有利于提高成型性和耐蚀性，钛的析出特别是细小弥散的析出相有利于提高钢板的强度。但是，过高含量的钛不仅会提高生产成本，而且由于生成粗大颗粒的氮化钛会损害钢板的成型性和表面质量，含钛超过0.25％的钢的生产难度较大。

根据本发明的另一方面，提供一种中铬铁素体不锈钢的制造方法，具体是，钢坯或连铸坯加热，加热温度在1050-1150℃之间；b、在950-1050℃开始热轧，以85％以上的压下率进行热轧，保持终轧温度在850-950℃；c、热轧后退火，退火温度850-950℃；d、将退火后的钢板除鳞、酸洗。

在步骤d之后还包括步骤：e、冷轧，压下率不低于40％；f、退火，退火温度在750-1100℃之间；g、酸洗；h、卷取。

本发明的有益效果在于：采用本发明的成分设计和工艺控制方法，生产出具有良好的强塑性、耐蚀性和横向冲击性能的钢板，能够满足家电和制品的需求。

C：0.03-0.065；Si：0.2-0.8；Mn：0.2-0.8；P：≤0.015；S：≤0.008；Cr：16.5-19.5；V：0.1-0.4；N：0.008-0.035；Al：0.009-0.09；Ni：0.15-0.45；O：≤0.008；Ca：≤0.004；其中P、S、O、Ti、Nb的下限值均不为0，4(C+N)≤V+0.1，余量为铁和其它不可避免的杂质。

具体实施方式

实施例1：

中铬铁素体不锈钢的化学成分的质量百分比为：

C：0.05；Si：0.5；Mn：0.55；P：0.012；S：0.004；Cr：18；V：0.25；

N：0.022；Al：0.045；Ni：0.24；O：0.0025；Ca：0.002；

余量为铁和其它不可避免的杂质。

中铬铁素体不锈钢的制造方法包括以下步骤：

钢坯或连铸坯加热，加热温度1110℃；

热轧，热轧温度950-1050℃，压下率90％，终轧温度860-920℃；

热轧退火，退火温度在900℃；

除鳞、酸洗；

根据需要，可以重复进行退火和酸洗一次或多次。

实施例2：

化学成分中添加了Ti 0.02％。

实施例3：

化学成分中添加了Nb 0.02％。

实施例3：

化学成分中添加了0.015％的Ti和0.02％的Nb。

实施例4：

成分同实施例1，另还包括步骤：冷轧：两轧程，冷轧压下率为45％+60％；中间退火：950℃×6min；最终退火：950℃×6min。

实施例5：

成分同实施例1、2或3，方法如下：钢坯或连铸坯加热温度为1100℃；1000℃热轧，终轧温度为900℃，热轧卷取温度为750℃；热轧退火：900℃×6min；冷轧：两轧程，冷轧压下率为45％+60％；中间退火：950℃×6min；最终退火：750℃×10min。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (5)

1.一种具有良好强韧性、耐蚀性和冲击性的中铬铁素体不锈钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.03-0.065；Si：0.2-0.8；Mn：0.2-0.8；P：≤0.015；S：≤0.008；Cr：16.5-19.5；V：0.1-0.4；N：0.008-0.035；Al：0.09-0.09；Ni：0.15-0.45；O：≤0.008；Ca：≤0.004；其中P、S、O、Ti、Nb的下限值均不为0，4(C+N)≤V+0.1，余量为铁和其它不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的中铬铁素体不锈钢，其特征在于，该不锈钢还包括Ti：≤0.25。

3.根据权利要求1或2所述的中铬铁素体不锈钢，其特征在于，该不锈钢还包括Nb：≤0.25。

4.一种制造权利要求1-3中任一项所述的中铬铁素体不锈钢的方法，其包括步骤：

a、钢坯或连铸坯加热，加热温度在1050-1150℃之间；

b、在800-850℃开始热轧，以85％以上的压下率进行热轧，保持终轧温度在750℃左右；

c、热轧后退火，退火温度850-950℃；

d、将退火后的钢板除鳞、酸洗。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤d之后还包括步骤：

e、冷轧，压下率不低于40％；

f、退火，退火温度在750-1100℃之间；

g、除鳞、酸洗；

h、750℃左右卷取。