CN104831188B - 一种304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及304型抗菌不锈钢加工领域，具体涉及一种成卷304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法。按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下，C：≤0.03％；Si：≤1.00％；Mn：≤2.00％；S：≤0.03％；P：≤0.035％；Ni：8.0～11.0％；Cr：17.0～19.0％；Cu：3.5～4.5％；余量为Fe；所述304型抗菌不锈钢板带材的热处理包括如下步骤：步骤一、将304型抗菌不锈钢板带材经过固溶退火，空冷；步骤二、将退火后的304型抗菌不锈钢板带材放入充有保护气氛的罩式炉，抗菌时效析出富铜相，空冷获得合格制品。经过本发明的方法处理之后，得到的成品抗菌不锈钢成卷板带可以最大程度的发挥抗菌功能，同时不降低其抗腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及304型抗菌不锈钢加工领域，具体涉及一种成卷304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法。
背景技术
随着社会的发展，生活水平的提高，新型抗菌材料的研究开发与应用越来越受到人们的广泛关注。自上世纪90年代以来，具有抗菌功能的多种新型材料(如：抗菌塑料、抗菌金属、抗菌纤维等)得到开发并上市应用，这无疑会给广大民众带来极大的益处。抗菌不锈钢在此时脱颖而出，它是一类在现有不锈钢材料中添加适量具有杀菌作用的金属元素，如：铜、银等，经过特殊热处理后获得兼具良好机械性能、耐蚀性能和抗菌性能的新型金属功能材料。它既保持了金属材料特有的高强韧性、导热、导电、耐温、耐磨、可塑和可机加工等优异性能，以及不锈钢本身的耐蚀和美化装饰功能，同时具备了新的杀菌或抑菌功能，是一种新型的结构/功能一体化材料。
该类材料比较关键的控制技术在于如何保证抗菌不锈钢获得稳定的抗菌性能，因此合适的抗菌热处理是关键。抗菌热处理制度不当，析出的富铜相的体积分数过小，不足以通过微量的腐蚀行为释放足够的铜离子，亦或是富铜相的体积分数过大，严重低损害了该类材料的耐蚀性能。原有抗菌不锈钢相关专利，如：ZL02144683.0(公开号CN1504588A)对于抗菌热处理的描述不够准确，根据该专利不足以保证奥氏体抗菌不锈钢具有稳定的抗菌功能，特别是吨级以上成卷抗菌不锈钢板带材。
综上，建立科学的适用与卷材的抗菌热处理对于304型抗菌不锈钢的应用推广具有重要的理论指导意义。
发明内容：
本发明的目的在于提供了一种304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法，其在保证304型抗菌不锈钢具有可靠稳定抗菌性能的同时，不显著降低该类钢的耐蚀性能，提高其实用价值。
本发明的技术方案是：
一种304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下，C：≤0.03％；Si：≤1.00％；Mn：≤2.00％；S：≤0.03％；P：≤0.035％；Ni：8.0～11.0％；Cr：17.0～19.0％；Cu：3.5～4.5％；余量为Fe；
所述304型抗菌不锈钢板带材热处理包括如下步骤：
步骤一、将304型抗菌不锈钢板带材经过在线滚体炉固溶退火，空冷。
步骤二、将退火后的304型抗菌不锈钢板带材放入充有保护气氛的罩式炉，抗菌时效析出富铜相，空冷获得合格制品。
所述步骤一中，其固溶退火的具体步骤为：控制固溶温度为1080～1120℃，根据板带材厚度控制保温时间为10～40分钟。
所述步骤二中，其抗菌时效的具体步骤为：时效温度控制在550～750℃，时效时间与时效温度的关系为：时效时间＝106分钟-0.13×时效温度。
所述步骤二中，时效制度在可以采用阶梯式加热模式：第一阶段(室温至小于350℃)，按加热炉最大功率全速加热，升温速度为100℃/小时～200℃/小时；第二阶段(350℃～规定时效温度)，加热时间为7～9小时；第三阶段(规定时效温度保温段)，保温时间＝106分钟-0.13×时效温度；第四阶段，带罩充氮气却冷却4～5小时，至400～450℃；第五阶段，启动分流冷却，至100～120℃；第六阶段，出炉。
本发明的设计思想是：
本发明将固溶处理和时效处理相结合，特别是时效处理采用阶梯式加热模式，将时效温度控制在550～750℃，并且时效时间与时效温度采用特定的温度和时间对应关系为：时效时间＝106分钟-0.13×时效温度。这种特定的温度和时间对应关系是根据不锈钢中富铜相的析出动力学特点制定的：因为在该时效温度范围内，随着温度的不同，富铜析出相的析出规律是不一样的，而该类不锈钢如需发挥抗菌性能，富铜相的体积分数至少要满足大于0.5％。因此，本发明在准确获得不锈钢TTT曲线的基础上，为了使得不锈钢发挥抗菌性能需要一定体积分数的富铜相，制定了上述时效制度。
本发明的优点及有益效果是：
经过本发明的方法处理得到的304型抗菌不锈钢板带材，在具有稳定的抗菌功能的条件下，同时不显著降低304型抗菌不锈钢板带材的耐蚀性能，可大幅提高其实际使用价值，具有广阔的市场前景。
具体实施方式：
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例和对比例，对本依据发明提出的304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法给与详细说明。其中，实施例和对比例中采用相同板厚(2.5mm)和相同化学成分的304型抗菌不锈钢板卷，卷重8吨，材料按重量百分比的化学成分为：C：0.01％；Si：0.6％；Mn：0.7％；S：0.005％；P：0.007％；Ni：10.2％；Cr：18.3％；Cu：4.1％；余量为Fe。
所述304型抗菌不锈钢板带材(包括热轧和冷轧卷)热处理包括如下步骤：
步骤一、将304型抗菌不锈钢板带材经过在线滚体炉固溶退火，空冷。
步骤二、将退火后的304型抗菌不锈钢板带材放入充有保护气氛(如：N2或Ar)的罩式炉，抗菌时效析出富铜相，空冷获得合格制品。
实施例：
实施例1～3为304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法见表1。其中，时效制度在可以采用阶梯式加热模式，具体如下：
实施例1～3中，第一阶段(室温至小于350℃)，按加热炉最大功率全速加热，升温速度为150℃/小时；第二阶段(350℃～规定时效温度)，加热时间为8小时；第三阶段(规定时效温度保温段)，保温时间＝106分钟-0.13×时效温度；第四阶段，带罩充氮气却冷却4.5小时，至420℃；第五阶段，启动分流冷却(即控制冷却水流量和流速以达到控制降温速率的目的的一种冷却方式)至110℃，第六阶段，出炉。
对比例：
对比例1～4为304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法见表1。
表1实施例和对比例的热处理制度
(1)体外抗菌性能检测
根据“JIS Z 2801-2000《抗菌加工制品－抗菌性试验方法和抗菌效果》、GB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能实验方法和抗菌效果》”等相关标准规定，定量测试了表1所示抗菌热处理的抗菌不锈钢对常见感染菌大肠杆菌作用后的杀菌率。其中杀菌率的计算公式为：杀菌率(％)＝[(对照样品上的活菌数-抗菌不锈钢样品上的活菌数)/对照样品上的活菌数]×100，其中对照样品采用的是304普通不锈钢，抗菌不锈钢指304型抗菌不锈钢。测试结果见表2。
表2实施例和对比例抗菌不锈钢的性能测试结果
(2)耐腐蚀性能
根据不锈钢点蚀电位测量方法(国家标准：GB/T 17899-1999)对本发明实施例和对比例304型抗菌不锈钢和304普通不锈钢(经1100℃固溶处理)进行阳极极化曲线测试，测试结果见表2。可见，与普通不锈钢(212mv)相比，抗菌不锈钢实施例中的点蚀电位均大于160mV，并没有显著降低其耐蚀性能。
从表2给出的结果可以看出，本发明实施例1～3的304型抗菌不锈钢对大肠杆菌均表现出优异的抗菌性能，同时其点蚀电位均大于160mV。
如果时效时间较少，如对比例1所示，304型抗菌不锈钢不足以保证析出足够体积分数的富铜相，因此抗菌性能无法保证。而若时效时间过长，如对比例2所示，虽然能够保证抗菌性能，但从不锈钢基体中析出的富铜相的体积分数过大，会影响其耐点蚀性能。而不在本发明保护范围内的时效温度下做抗菌实验，如对比例3和对比例4，304型抗菌不锈钢都不具备强烈的抗菌功能。
通过以上分析可知，只有当抗菌温度和抗菌时间在合适的范围内，才能使304型抗菌不锈钢同时具备优异的抗菌功能和耐蚀性能。
实施例结果表明，经过本发明的方法处理之后，得到的成品抗菌不锈钢成卷板带可以最大程度的发挥抗菌功能，同时不降低其抗腐蚀性能。
Claims (2)
1.一种304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法，其特征在于：按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下，C：≤0.03%；Si：≤1.00%；Mn：≤2.00%；S：≤0.03%；P：≤0.035%；Ni：8.0～11.0%；Cr：17.0～19.0%；Cu：3.5～4.5%；余量为Fe；
所述304型抗菌不锈钢板带材的热处理包括如下步骤：
步骤一、将304型抗菌不锈钢板带材经过固溶退火，空冷；
步骤二、将退火后的304型抗菌不锈钢板带材放入充有保护气氛的罩式炉，抗菌时效析出富铜相，空冷获得合格制品；
所述步骤二中，抗菌时效的具体步骤为：时效温度控制在550～750℃，时效时间与时效温度的关系为：时效时间=106分钟-0.13×时效温度；
时效制度采用阶梯式加热模式：第一阶段为室温至小于350℃，按加热炉最大功率全速加热，升温速度为100℃/小时～200℃/小时；第二阶段为350℃～规定时效温度，加热时间为7～9小时；第三阶段为规定时效温度保温段，保温时间=106分钟-0.13×时效温度；第四阶段，带罩充氮气冷却4～5小时，至400～450℃；第五阶段，启动分流冷却，至100～120℃；第六阶段，出炉。
2.根据权利要求1所述的304型抗菌不锈钢板带材的热处理方法，其特征在于：所述步骤一中，固溶退火的具体步骤为：控制固溶温度为1080～1120℃，根据板带材厚度控制保温时间为10～40分钟。
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