CN106222570A - 一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板,其组分及wt%:C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%,N≤0.005%,Cr 0.10~1.50%,Cu 0.01~1.00%,Ni 0.01~1.00%。制备步骤:冶炼并连铸成坯;对铸坯加热;热轧;卷取;冷轧;退火;平整。本发明以传统铁锅使用钢为基体,经过渗氮处理后,可以有效的避免生锈,且高表面硬度高,耐腐蚀性优良,高温性能稳定和抗疲劳强度高。低碳钢板经渗氮处理后,可替代不锈钢、功能涂层钢板,用于制造炒锅、耐腐蚀容器等的制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种渗氮钢及其生产方法,具体地属于一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法。
背景技术
目前制造炒锅的材质主要有铝合金、不锈钢、铁,铝合金锅导热快,而且受热比较均匀,但烧煮酸、碱性较强或较咸的食物时,锅具中的铝会溶出污染食物,对人体健康不利。不锈钢锅外观秀丽,具有“物理不沾”以及“少油烟”的特征,但锅身较重,价格较贵。传统铁锅具有价格便宜,不含其它化学物质,即使有少量铁溶出也不会对人体造成损害,相反还还被认为最直接的补铁方法,对健康有利,但是传统铁锅容易生锈,如果氧化铁(铁锈)摄入过量,会对人体肝脏有害。
传统铁锅渗氮主要采用DC01或SPCC等低碳钢为基材,由于钢板化学成分范围宽,钢中夹杂物含量高,晶粒较粗大且均匀性较差。且在钢板渗氮后容易出现渗氮不均匀,还由于试样存在锈蚀穿孔问题。而使试样无法通过试验象导致不合格,严重时不合格率达到90%以上。
目前经冲压加工而成的渗氮钢板主要使用是普通的低碳钢板。经检索,中国专利申请号为200510024801.2的文献,其公开了《耐磨防锈铁锅的生产工艺》,采用该方法所生产的铁锅在内外表面生成一层厚度为20~100微米化学稳定性高而致密的氮化物复合层,可显著提高铁锅的抗腐蚀性能。但是在铁锅实际使用过程中,由于渗氮层存在疏松空隙,水、盐、酱、醋等物质会从空隙处侵蚀铁基体,而普通低碳钢板耐蚀性差,因此经常出现因腐蚀带来铁锅穿孔的现象。中国专利申请号为200810068859的文献,其公开了《奥氏体不锈钢材料的渗氮工艺方法》,其所采用的基体材料为1Cr18Mn8Ni5N奥氏体不锈钢,虽然具有优良的耐腐蚀性,但不锈钢材料成本过高,不适合铁锅等日用金属制品的制造。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的耐腐蚀性能差、有穿孔现象的不足,提供一种渗氮后不会产生穿孔现象,耐腐蚀性能优良,使用寿命得到保证的渗氮钢用基板及生产方法。
实现上述目的的措施:
一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板,其组分及重量百分比含量为:C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%,N ≤0.005%, Cr0.10~1.50%,Cu 0. 01~1.00%,Ni 0. 01~1.00%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
生产一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板的方法,其在于,其步骤:
1)经常规冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,并控制加热温度在1200~1300℃;
3)进行热轧,控制其热轧的终轧温度在880~980℃;
4)进行卷取,控制卷取温度在600~700℃;
5)进行冷轧,并控制冷轧总压下率在65~80%;
6)进行退火:采用罩式炉退火:退火温度控制在700~760°C,退火时间再20~30h;
7)进行平整,并控制平整延伸率在0.5~1.3%。
本发明中各元素及主要工艺的作用及机理
C,碳是良好的固溶强化元素,但对钢板的成形性不利,将碳含量控制在0.010%以上即可以保证钢板的强度,低于0.10%可避免成形性能的降低,有利于钢板的冲压加工。
Mn,Mn含量选择在0.10~1.00%,Mn作为固溶强化元素,同时可改善成形性,选择Mn含量在0.10%以上,含量过高时钢板塑性显著降低,不利于加工使用,同时成本较高,因此Mn含量不应超过1.00%。
Si,Si含量适量可以改进钢材的成型性,当Si含量低于0.01%时,冶炼成本增加,当Si含量高于0.10%时,对成型性不利,因此选择将Si含量控制在0.10%以下。
Al,Al是强脱氧剂,能够抑制其他氧化物的生成,采用Al脱氧可以有效降低钢液中氧含量,防止气孔缺陷,同时降低钢中夹杂物水平。Al对N具有极大的亲和力,能起到氮化硬化作用,但含量过高容易使钢材塑性恶化,形成氧化铝夹杂。
P,P元素容易导致冷脆,为杂质元素。
S,S容易与Mn结合形成MnS夹杂,同时容易与其他夹杂物形成大尺寸的复合夹杂物,对渗氮不利。
N,为了利于渗氮和成型性,低N含量比较好。
Cr:Cr是对渗氮硬化有利的元素,同时对钢板耐蚀性有利,含量过高不利于成形性且成本增加。
Cu :Cu 含量选择在0. 01~1.00%,Cu是对钢板耐蚀性有利,含量过高不利于成形性且成本增加。
Ni:Ni含量选择在0. 01~1.00%,Ni是对钢板耐蚀性有利,含量过高不利于成形性且成本增加。
本发明与现有技术相比,以传统铁锅使用钢为基体,经过渗氮处理后,可以有效的避免生锈,且高表面硬度高,耐腐蚀性优良,高温性能稳定和抗疲劳强度高。低碳钢板经渗氮处理后,可替代不锈钢、功能涂层钢板,用于制造炒锅、耐腐蚀容器等的制造。
附图说明
图1为本发明实施例(炒锅)防锈穿孔实验后效果图;
图2为对比例(炒锅)防锈穿孔实验后效果图;
图2中,炒锅底部表面的白色为产生的锈蚀;
图1中炒锅底部无白色,即表面无锈蚀。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表;
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表;
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例均按以下步骤生产:
1)经常规冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,并控制加热温度在1200~1300℃;
3)进行热轧,控制其热轧的终轧温度在880~980℃;
4)进行卷取,控制卷取温度在600~700℃;
5)进行冷轧,并控制冷轧总压下率在65~80%;
6)进行退火:采用罩式炉退火:退火温度控制在700~760°C,退火时间再20~30h;
7)进行平整,并控制平整延伸率在0.5~1.3%。
表1 本发明各实施例及对比例的取值列表(wt%)
表2 本发明各实施例及对比例的工艺参数
表3 本发明各实施例及对比例性能检测情况列表
表3中的渗氮试验条件:取上述本发明实施例钢板进行力学和组织性能分析,同时放入气体渗氮炉进行渗氮处理,渗氮温度为650℃,保温2小时。然后做防锈穿孔试验1和试验2,并观察表面是否存在锈点:
试验1:将试样用5%的Nacl溶液煮沸,保持3小时,观察有无锈点。
试验2:将试样用5%的Nacl溶液做盐雾试验24小时,观察有无锈点。
结果如表3所示,可以看出,本发明制造的钢板强度适当,塑性良好,晶粒细小,具有良好的成形性,渗氮后耐蚀性强,具有防锈蚀穿孔性能,而超出本发明范围的对比例在钢板在防锈蚀穿孔上存在问题。
本具体实施方式仅为最佳例举,并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (2)
1.一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板,其组分及重量百分比含量为:C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%,N ≤0.005%, Cr 0.10~1.50%,Cu 0. 01~1.00%,Ni 0. 01~1.00%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.生产如权利要求1所述的一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板的方法,其特征在于,其步骤:
1)经常规冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,并控制加热温度在1200~1300℃;
3)进行热轧,控制其热轧的终轧温度在880~980℃;
4)进行卷取,控制卷取温度在600~700℃;
5)进行冷轧,并控制冷轧总压下率在65~80%;
6)进行退火:采用罩式炉退火:退火温度控制。
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