CN109182673B - 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法 - Google Patents

一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109182673B
CN109182673B CN201811384700.XA CN201811384700A CN109182673B CN 109182673 B CN109182673 B CN 109182673B CN 201811384700 A CN201811384700 A CN 201811384700A CN 109182673 B CN109182673 B CN 109182673B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
percent
annealing
low
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811384700.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109182673A (zh
Inventor
李华英
刘光明
姬亚锋
胡啸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Science and Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Science and Technology filed Critical Taiyuan University of Science and Technology
Priority to CN201811384700.XA priority Critical patent/CN109182673B/zh
Publication of CN109182673A publication Critical patent/CN109182673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109182673B publication Critical patent/CN109182673B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0273—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Abstract

本发明提供了一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料及其生产方法，该不锈钢所含成分质量百分比为：C:0.02‑0.10，Si:0.2‑0.8，Mn:1.6‑2.5，Cr:11‑12，Ni:0.6‑1.0，Al:0.8‑1.2，其余为Fe和不可避免的杂质。该不锈钢材料经炼钢、连铸、热轧及退火、冷轧及退火、平整、卷取等工序制备得到，通过增加铝含量，控制碳含量和锰含量，降低铬、镍等贵金属的含量，降低了成本，提高了不锈钢的强度和耐磨性。

Description

一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料及其生产方法。
背景技术
铁素体不锈钢由于仅含少量镍或不含镍，在镍资源越来越紧张的今天，正逐步替代奥氏体不锈钢，在汽车、家电等领域获得广泛应用，成为一种资源节约型的绿色环保不锈钢材料。12％Cr铁素体不锈钢是一种经济型不锈钢，与中高铬铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等钢种相比成本较低。铁素体不锈钢具有热膨胀系数小、导热性较好、耐Cl-腐蚀性强以及优良的机械性能等特点，被广泛的应用在车辆、建筑和化工等领域。Cr含量为11～12％，在低铬铁素体不锈钢中是最低的具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能的合金钢，此类钢种可用于中等腐蚀条件同时伴有磨损存在的情况，已广泛地用作铁路运输、化工以及采掘等领域。但在苛刻的使用环境中，低铬铁素体不锈钢的强度和耐磨性还难以满足需求，也就无法降低使用成本。
发明内容
针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料，通过增加铝含量，以及对其他元素的调整，进一步提高了现有低铬不锈钢的强度和耐磨性。
本发明的具体技术方案如下：
一种低成本高强度耐磨不锈钢材料，其特征在于：按重量百分比计，其化学成分包括：C:0.02-0.10，Si:0.2-0.8，Mn:1.6-2.5，Cr:11-12，Ni:0.6-1.0，Al:0.8-1.2，其余为Fe和不可避免杂质。
优选的，所述低成本高强度耐磨不锈钢材料的成分为：按重量百分比计C:0.05，Si:0.4，Mn:1.8，Cr:11.2，Ni:0.8，Al:1.0，其余为Fe和不可避免杂质。
本发明还提供一种低成本高强度耐磨不锈钢材料的生产方法，其特征在于：(1)炼钢：按上述合金成分冶炼得到合格钢水；(2)连铸：通过控制拉速，加强电磁搅拌，使钢水经结晶器连铸获得连铸坯，使连铸坯中等轴晶的比例不低于40％；(3)热轧及退火：将连铸坯加热到1050-1200℃，然后在850-1100℃下进行轧制，冷却、卷取得热轧板卷，然后在800-900℃下进行第一次退火，退火时间为3-8min；(4)冷轧及退火：冷轧的总压下率为60-80％，第二次退火温度为800-900℃，退火时间为1-3min，最后经平整卷取得到冷轧不锈钢板卷。
进一步，所述步骤(1)中的炼钢过程将氧含量脱至50ppm以下。
本发明中，成分组成的平衡非常重要，通过这样的成分组成的组合，能够得到强度和耐磨性能优异的铁素体系不锈钢。上述成分组成之一有所偏离时，也难以达到所需的强度和耐磨性。接下来，对本发明的铁素体系不锈钢的成分组成进行说明。
C是提高钢强度的有效元素，但如果含有C含量较高，C在铁素体中的溶解度很低，容易和Cr反应，在晶界上析出Cr23C6，使合金变脆，而且晶界因贫Cr而引起严重的晶界腐蚀，则韧性和成型性降低显著。如果铁素体不锈钢中的碳含量过高，还会造成脆性转变温度升高，裂纹缺口敏感性及晶间腐蚀敏感性大及焊后耐蚀性下降等。但一定的碳含量有利于保证钢铁材料的强度，同时有利于提高铸坯的等轴晶比例。本发明综合考虑了铁素体不锈钢的性能、工艺可行性和成本等方面因素，将碳含量控制在0.02-0.10％。
Si是较强的铁素体形成元素，一般铁素体不锈钢冶炼过程中采用Si作为脱氧剂，本钢种中Si可以减小高温下奥氏体相区的比例，使轧制和退火更易于进行，同时利用Si的固溶强化效果提高材料强度，利于后续加工。在本发明中，控制钢中Si的质量百分含量在0.2-0.8％之间，从而提高铁素体不锈钢的强度。
Mn是提高钢的强度的元素，并且还具有作为脱氧剂的作用。另外，Mn可以抑制由于含有Si而容易发生的氧化皮剥离。但是，Mn含量过高时，不仅氧化增量显著增加，而且容易在高温下生成γ相，耐热性降低。在本发明中，将钢中的Mn含量控制在1.6-2.5％。
Cr是铁素体形成元素，主要作用就是提高不锈钢的耐蚀性和抗氧化性。Cr作为不锈钢耐腐蚀性、耐氧化性的重要元素，当含量低于10.0％时，得不到充分的耐氧化性；但铬含量过高时，一方面会增加成本，另一方面可加工性会变差。另一方面，Cr是在室温下将钢固溶强化、从而发生硬质化、低延性化的元素。本发明中，综合考虑不锈钢的性能与成本，将钢中的Cr含量控制在11-12％。
Ni不仅提高钢的韧性、还提高耐氧化性的元素。另一方面，Ni也是一种昂贵的元素，并且是一种稳定奥氏体相的元素。当Ni含量超过1.0％时，在高温下生成γ相，反而使耐氧化性降低。本申请将Ni含量设定为0.6-1.0％的范围。
Al是一种强脱氧元素，可有效降低钢中氧含量。另外，适量的Al能固溶于钢的基体中，除起固溶强化作用外，还能与Cr一起在钢的表面形成Al2O3和Cr2O3，能显著挺高铁素体不锈钢的耐腐蚀性能、抗氧化性能和加工成型性能。本发明针对现有铁素体不锈钢在原料成本方面的不足，以铝代替铬，强化并稳定铁素体，因此本发明设定的Al元素的含量范围为0.8-1.2％。Al是容易与O结合而形成氧化物的元素，钢中O含量多时，Al相应程度地形成氧化物，Al氧化物的形成量越多，则钢中的Al固溶量越少，固溶强化降低。此外，与钢中O结合而形成的Al氧化物容易成为龟裂的起点，因此使高温疲劳特性劣化。因此，在本发明增加铝含量的基础上，需要将钢中O量抑制为最低限度。
本申请在减少铬用量，提高铝含量的情况下，铝元素除了对基体有一定的固溶强化效果外，同时在保证铁素体不锈钢具有较高碳含量和锰含量的情况下，锰和铝还可以与碳形成硬质中间相，弥散分布于基体中，提高不锈钢材料的硬度和耐磨性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种强度高、耐磨性好的不锈钢材料，其热膨胀系数小，成本低廉，降低镍和铬等贵金属元素的含量，增加铝含量，控制碳、锰含量，提高了不锈钢的强度和耐磨性。通过对主要成分碳、硅、锰、铬、镍、铝的精确控制，使其相互配合，产生协同作用，进而使不锈钢材料的强度、耐磨性和延伸率均得了一定程度的提高，扩大其应用领域和范围。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简单例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明所述的一种低成本高强度耐磨不锈钢材料，其合金成分范围按重量百分比计包括：C:0.02-0.10，Si:0.2-0.8，Mn:1.6-2.5，Cr:11-12，Ni:0.6-1.0，Al:0.8-1.2，其余为Fe和不可避免杂质。其生产方法主要包括如下步骤：(1)炼钢：按上述合金成分冶炼得到合格钢水，炼钢过程将氧含量脱至50ppm以下；(2)连铸：通过控制拉速，加强电磁搅拌，使钢水经结晶器连铸获得连铸坯，使连铸坯中等轴晶的比例不低于40％；(3)热轧及退火：将连铸坯加热到1050-1200℃，然后在850-1000℃下进行轧制，冷却、卷取得热轧板卷，然后在800-900℃下进行第一次退火，退火时间为3-8min；(4)冷轧及退火：冷轧的总压下率为60-80％，第二次退火温度为800-900℃，退火时间为1-3min，最后经平整卷取得到冷轧不锈钢板卷。
本发明的一些实施例不锈钢的化学成分参见表1，制备方法的主要控制参数参见表2，成品的力学性能参见表3。
表1本发明实施例不锈钢的化学成分(wt％)
Figure BDA0001872703550000041
表2本发明实施例不锈钢生产的主要控制参数
Figure BDA0001872703550000042
Figure BDA0001872703550000051
表3本发明实施例不锈钢的力学性能
Figure BDA0001872703550000052
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种低成本高强度耐磨不锈钢材料，其特征在于：按重量百分比计，其化学成分包括：C:0.05-0.10，Si:0.2-0.8，Mn:2.2-2.5，Cr:11-11.8，Ni:0.6-1.0，Al:0.8-1.2，其余为Fe和不可避免杂质。
2.一种根据权利要求1所述的低成本高强度耐磨不锈钢材料的生产方法，其特征在于：(1)炼钢：按上述合金成分冶炼得到合格钢水；(2)连铸：通过控制拉速，加强电磁搅拌，使钢水经结晶器连铸获得连铸坯，使连铸坯中等轴晶的比例不低于40％；(3)热轧及退火：将连铸坯加热到1050-1200℃，然后在850-1100℃下进行轧制，冷却、卷取得热轧板卷，然后在800-900℃下进行第一次退火，退火时间为3-8min；(4)冷轧及退火：冷轧的总压下率为60-80％，第二次退火温度为800-900℃，退火时间为1-3min，最后经平整卷取得到冷轧不锈钢板卷。
3.根据权利要求2所述的低成本高强度耐磨不锈钢材料的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中的炼钢过程将氧含量脱至50ppm以下。
CN201811384700.XA 2018-11-20 2018-11-20 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法 Active CN109182673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811384700.XA CN109182673B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811384700.XA CN109182673B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109182673A CN109182673A (zh) 2019-01-11
CN109182673B true CN109182673B (zh) 2020-07-10

Family

ID=64940245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811384700.XA Active CN109182673B (zh) 2018-11-20 2018-11-20 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109182673B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107757A1 (ja) * 2020-11-19 2022-05-27 日鉄ステンレス株式会社 ステンレス棒状鋼材及び電磁部品
CN114346234B (zh) * 2022-01-07 2024-04-16 鞍钢股份有限公司 一种耐磨不锈钢粉末及其制备方法与应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4154932B2 (ja) * 2002-06-14 2008-09-24 Ｊｆｅスチール株式会社 高温強度、耐高温酸化性および耐高温塩害性に優れたフェライト系ステンレス鋼

Also Published As

Publication number Publication date
CN109182673A (zh) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6415453B2 (ja) 高耐食性高強度のＡｌ含有耐候性鋼板及びその製造方法
CN111575588B (zh) 一种马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法与应用
WO2016045266A1 (zh) 一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法
WO2020020034A1 (zh) 一种高强度高耐蚀节镍奥氏体不锈钢及其制造方法
CN102719767B (zh) 一种具有优良冷镦性能的经济型双相不锈钢及其制造方法
CN101613839B (zh) 一种高氮低镍双相不锈钢及其制造方法
CN101348884B (zh) 一种440MPa含铌高强IF钢及其制备方法
CN103147021B (zh) 一种马氏体不锈钢锻件及其锻轧热处理一体化生产工艺
CN104419867A (zh) 1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法
CN108220821B (zh) 一种高强度奥氏体不锈钢合金材料及其制备方法
CN107460412B (zh) 一种高强韧耐蚀钢及其轧制方法
CN111424211B (zh) 宽幅700MPa级热轧集装箱用耐候钢及其制造方法
CN105177411A (zh) 适宜连续退火生产的含硼冷轧搪瓷钢及其制造方法
JP2023527389A (ja) 超高張力二相鋼およびその製造方法
CN111349847B (zh) 一种耐海水腐蚀钢及其制造方法
CN102618790A (zh) 一种高强度低铬铁素体不锈钢及其制造方法
CN105200330A (zh) 一种耐高温铁素体不锈钢及其制造方法
KR20150020181A (ko) 용접용 초고장력 강판
CN110714165B (zh) 一种320MPa级家电面板用冷轧薄板及其生产方法
CN109182673B (zh) 一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法
CN111893382B (zh) 一种食品用链条不锈钢及其制备方法
CN111534746B (zh) 宽幅450MPa级热轧集装箱用耐候钢及其制造方法
WO2019029533A1 (zh) 铸钢、铸钢的制备方法及其应用
JP2023527197A (ja) 耐遅れ破壊性を有する亜鉛電気めっき超高張力二相鋼およびその製造方法
CN110273106B (zh) 一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant