CN110819893A - 一种电子产品用奥氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子产品用奥氏体不锈钢及其制备方法，属于不锈钢冶炼领域，解决了现有奥氏体不锈钢铬镍当量高、耐蚀性差的问题。本发明不锈钢包括：C：＜0.03%，Mn：0.5‑1.5%，Si：＜0.75%，P：＜0.04%，S：＜0.01%，Cr：15.0‑19.0%，Ni：9.0‑15.0%，Mo：2.0‑3.0%，Cu：＜0.5%，N：＜0.1%，O：＜0.01%，余量为Fe及其他不可控元素。制备方法：冶炼浇铸，利用Si‑Ca‑Ba线进行钙处理；热轧；热线固溶处理酸洗；冷轧；脱脂。本发明方法制得的不锈钢铬镍当量低、耐蚀性好、磁导率低、硬度高。

Description

一种电子产品用奥氏体不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼领域，具体涉及一种电子产品用奥氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术
诸如手机、Pad等电子产品已经与人们的生活息息相关，并且上述产品的使用者已经不仅仅追求性能与配置，并且希望外观美观、表面质感良好，因此对电子产品用不锈钢材料提出了新的挑战，需要表面加工精度高，抛光性能优良。此外，手机等电子产品与通讯信号的传输与接收密切相关，对不锈钢材料的磁导率有特殊要求。另外，因奥氏体不锈钢含有镍元素，且手机等电子设备与人体皮肤直接接触时间长，如果耐腐蚀性能控制不得当，可能有镍的析出，镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里，从而引起皮肤过敏发炎，其临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水泡性皮炎和湿疹，伴有苔藓化。因此，镍溶出率成为与人体皮肤直接接触电子产品用材的一个重要性能考量指标。
电子产品用不锈钢材料要求抛光性能优良，决定不锈钢材料抛光性能的限制因素为钢水纯净度，尤其是钢水中的硅酸盐类夹杂物，如果纯净度控制不当，材料在抛光过程中会出现沙眼、凹坑等缺陷，影响材料的使用。普通的奥氏体不锈钢铬镍当量比较高，卷板在固溶退火后会有残余铁素体组织，会影响用材的磁导率指标，此外，高合金含量（尤其是钼元素）的奥氏体不锈钢如果成份与加热工艺控制不当，会有硬脆项σ相的产生，同样会影响用材的磁导率。
目前，有电子壳体用奥氏体不锈钢薄带技术，该技术只是从添加Nb、B等稳定碳化物元素考虑，达到碳化物不析出的目的，但是没有从熔炼过程考虑纯净度的控制，最差视场法评定出的夹杂物纯净度较高，夹杂物数量较多的话，作为精密电子产品部件，在抛光过程中仍然有较多缺陷，无法满足使用要求。还有高硬度无磁无镍不锈钢制造技术，其成份设计中只考虑凝固模式为全奥氏体模式，其所设计的成份中Cr含量较低，最终耐蚀性会较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子产品用奥氏体不锈钢，以解决现有奥氏体不锈钢铬镍当量高、耐蚀性差的问题。
本发明的另一目的是提供一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，以解决现有奥氏体不锈钢磁导率指标不佳的问题。
本发明的技术方案是：一种电子产品用奥氏体不锈钢，包含以下重量百分比的元素：C：＜0.03%，Mn：0.5-1.5%，Si：＜0.75%，P：＜0.04%，S：＜0.01%，Cr：15.0-19.0%，Ni：9.0-15.0%，Mo：2.0-3.0%，Cu：＜0.5%，N：＜0.1%，O：＜0.01%，余量为Fe及其他从原料带来的不可控元素。
该不锈钢的铁素体值F＜1.0，F值采用如下公式计算，公式中元素代表该元素的百分比含量：
F=（Cr%+1.5*Si%+1.4*Mo%-4.99）÷（Ni+30*C%+26*(N%-0.02)+0.5*Mn%+2.77）。
一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
A、冶炼浇铸：采用电炉+AOD炉两步法冶炼，钢液成份达到设计目标值时，在LF炉弱吹前利用Si-Ca-Ba线进行钙处理，调整中包温度为1480℃-1500℃，进行连铸，在连铸过程中使用电磁搅拌；
B、热轧：进行粗轧和精轧，出炉温度控制在1245℃-1275℃，精轧开轧温度1035℃-1070℃，卷取温度600℃-640℃；
C、热线固溶处理酸洗：固溶处理温度控制在1110℃-1130℃，保温时间为250秒-325秒，固溶处理完毕进行酸洗；
D、冷轧。
E、脱脂。
作为本发明的进一步改进，在步骤A中，在LF炉弱吹前用150米-350米Si-Ca-Ba线进行钙处理。
作为本发明的进一步改进，在步骤B中，采用 9+7模式轧制，即9道次粗轧和7道次精轧。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，酸洗步骤为：先进行硫酸预酸洗，再进行混酸酸洗，所述混酸采用硝酸和氢氟酸。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，硫酸预酸洗所采用的硫酸浓度为300 g/L-350g/L。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，混酸酸洗所采用的硝酸浓度为100 g/L -145g/L，氢氟酸浓度为35 g/L -45g/L。
作为本发明的进一步改进，在步骤D中，采用20辊轧机进行5-7道次轧制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1. 如果奥氏体不锈钢的成份控制不当，会导致退火态磁导率不达标及后续的加工硬化磁导率上升，本发明一种电子产品用奥氏体不锈钢重点调整了奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例即铬镍当量比值，成分调整后本发明的钢种可以获得较低的铬镍当量比，不但能保证成品钢第二相比例大幅度减少，而且次生缺陷基本消除（主要是带钢边部的翘皮）；成分调整后较通用的同牌号奥氏体不锈钢提高了Mo的含量，可保证具有优良的耐腐蚀性能（耐点蚀性）；优化成分后可使得本发明钢种在后续冷加工过程中磁导率性能升高，为获得高硬度提供基础保障；
2. 本发明制备方法在冶炼过程中，AOD+LF炉精确控制钢水成份，并在LF炉弱吹前利用150-350米Si-Ca-Ba线进行钙处理，可以对夹杂物进行改性，获得较佳的钢水纯净度，保证后续精密抛光过程中不会造成因钢水纯净度不佳而导致的抛光缺陷（砂眼缺陷）；本发明替代了纯Ca线，可以提高Ca的收得率；
3. 本发明制备方法在连铸过程中使用电磁搅拌，一方面可使钢水成份均匀，另一方面使夹杂物充分上浮，进一步提高钢水纯净度；
4. 本发明制备方法通过在热轧过程中控制出炉温度和精轧开轧温度，可使该不锈钢在轧制过程中的高温塑性较好，避免产生次生缺陷以及避免有害相σ析出；
5. 本发明制备方法在热线固溶处理过程中选择合适的固溶处理温度及保温时间，可使残留的δ磁性相因元素扩散而再次发生δ-γ相变，减少δ磁性相的量，从而获得相对低磁导率；
6. 本发明制备方法在冷轧轧制后直接脱脂而不进行退火处理，可获得高硬度冷轧产品，冷加工后不会诱发马氏体相变，组织仍然为单相奥氏体，其磁导率不发生变化；
7. 本发明较同系列奥氏体不锈钢N含量由200ppm-300ppm提高至850ppm-900ppm，既可以增加Ni当量，使得奥氏体相区扩大，在凝固后获得较低的高温铁素体含量，还可以在后续冷作硬化过程中以较低的冷作硬化程度获得较高的硬度，在获得高硬度的同时不增加发明钢种的磁导率指标。
附图说明
图1是实施例1金相组织图；
图2是实施例1固溶态及不同冷轧压下率状态下的XRD物相分析图；
图3是对比例1金相组织图。
具体实施方式
下面的实施例和对比例可以进一步说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1、一种电子产品用奥氏体不锈钢，包含以下重量百分比的元素：C：0.023%，Mn：1.400%，Si：0.500%，P：0.019%，S：0.001%，Cr：17.250%，Ni：13.600%，Mo：2.600%，Cu：0.035%，N：0.085%，O：0.0026%，余量为Fe及其他从原料带来的不可控元素。其金相组织图如图1所示，从组织可看出，固溶态组织为单相奥氏体组织。
制备方法如下：
A、冶炼浇铸：采用电炉+AOD炉两步法冶炼，钢液成份达到设计目标值时，在LF炉弱吹前利用350米Si-Ca-Ba线进行钙处理，调整中包温度为1500℃，进行连铸，在连铸过程中使用电磁搅拌；
B、热轧：进行9道次粗轧和7道次精轧，出炉温度控制在1245℃，精轧开轧温度1035℃，卷取温度600℃；
C、热线固溶处理酸洗：固溶处理温度控制在1110℃，保温时间为250秒，固溶处理完毕进行酸洗，先进行硫酸（300g/L）预酸洗，再进行混酸酸洗，混酸采用硝酸（100g/L）和氢氟酸（35g/L）；
D、冷轧：采用20辊轧机进行5-7道次轧制；
E、脱脂。
之后在横切剪切机组进行剪切包装，在纵切机组进行分条处理。
本实施例中，分别对不同的冷轧总压下率做了实验，图2是固溶态及不同冷轧压下率状态下的XRD物相分析图。
实施例2、一种电子产品用奥氏体不锈钢，包含以下重量百分比的元素：C：0.025%，Mn：1.450%，Si：0.500%，P：0.020%，S：0.001%，Cr：17.000%，Ni：12.500%，Mo：2.550%，Cu：0.030%，N：0.095%，O：0.0031%，余量为Fe及其他从原料带来的不可控元素。
制备方法如下：
A、冶炼浇铸：采用电炉+AOD炉两步法冶炼，钢液成份达到设计目标值时，在LF炉弱吹前利用200米Si-Ca-Ba线进行钙处理，调整中包温度为1480℃，进行连铸，在连铸过程中使用电磁搅拌；
B、热轧：进行9道次粗轧和7道次精轧，出炉温度控制在1265℃，精轧开轧温度1050℃，卷取温度600℃；
C、热线固溶处理酸洗：固溶处理温度控制在1125℃，保温时间为300秒，固溶处理完毕进行酸洗，先进行硫酸（300g/L）预酸洗，再进行混酸酸洗，混酸采用硝酸（125g/L）和氢氟酸（40g/L）；
D、冷轧：采用20辊轧机进行5-7道次轧制；
E、脱脂。
之后在横切剪切机组进行剪切包装，在纵切机组进行分条处理。
实施例3、一种电子产品用奥氏体不锈钢，包含以下重量百分比的元素：C：0.024%，Mn：1.197%，Si：0.491%，P：0.019%，S：0.001%，Cr：17.430%，Ni：13.600%，Mo：2.584%，Cu：0.300%，N：0.057%，O：0.0033%，余量为Fe及其他从原料带来的不可控元素。
制备方法如下：
A、冶炼浇铸：采用电炉+AOD炉两步法冶炼，钢液成份达到设计目标值时，在LF炉弱吹前利用150米Si-Ca-Ba线进行钙处理，调整中包温度为1490℃，进行连铸，在连铸过程中使用电磁搅拌；
B、热轧：进行9道次粗轧和7道次精轧，出炉温度控制在1275℃，精轧开轧温度1070℃，卷取温度650℃；
C、热线固溶处理酸洗：固溶处理温度控制在1135℃，保温时间为325秒，固溶处理完毕进行酸洗，先进行硫酸（350g/L）预酸洗，再进行混酸酸洗，混酸采用硝酸（145g/L）和氢氟酸（45g/L）；
D、冷轧：采用20辊轧机进行5-7道次轧制；
E、脱脂。
另外提供对比例1和对比例2，2个对比例以及以上3个实施例的的钢水的最终成份含量如表1所示。表1 还给出了各实施例和对比例中的奥氏体不锈钢的铬当量（Creq）、镍当量（Nieq）和F值。铬当量（Creq）、镍当量（Nieq）以及Creq/Nieq可以决定该钢种最终磁导率是否达标以及在冷加工后是否磁性增加的关键性参数。各实施例和对比例的关键工艺参数如表2及续表2所示。各实施例和对比例的钢种性能（力学性能、相对磁导率）如表3所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure 917324DEST_PATH_IMAGE003
Figure 100044DEST_PATH_IMAGE004
由表3可看出，实施例无论是固溶处理态还是轧硬态，其磁导率均小于1.05，其固溶态硬度值，随着N含量的提升，硬度有所上升。随着压下率的增加，钢种因为加工硬化和形变诱发马氏体相变的发生，其强度升高，硬度值增加。本发明中的成分设计就保证了在大压下率下轧制虽然强度和硬度增加的没有对比例的强烈，但是在整个冷加工过程中不会发生形变诱发相变，不会产生磁性相。从图2可看出均为单相奥氏体组织，没有磁性相的产生。这正是冷加工后磁导率没有明显上升的原因。对比例1和对比例2其固溶状态下磁导率均大于各实施例。图3为对比例1的金相组织，从图3可看出，其组织为奥氏体组织+δ-Fe组织。
表4是实施例1与对比例1的杂物检测结果对比，夹杂物检测采用ASTM-E45 D法利用蔡司显微镜夹杂物自动分析系统进行。表4中的细系和粗系是指夹杂物宽度。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由表4可看出实施例1的钢水纯净度明显要好于对比例1，尤为明显的是会增加抛光缺陷的C类夹杂物数量明显降低，这是由于采用了发明中的钙处理及电磁搅拌技术。

Claims (8)

1.一种电子产品用奥氏体不锈钢，其特征在于包含以下重量百分比的元素：C：＜0.03%，Mn：0.5-1.5%，Si：＜0.75%，P：＜0.04%，S：＜0.01%，Cr：15.0-19.0%，Ni：9.0-15.0%，Mo：2.0-3.0%，Cu：＜0.5%，N：＜0.1%，O：＜0.01%，余量为Fe及其他不可控元素。
2.一种权利要求1所述的电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、冶炼浇铸：采用电炉+AOD炉两步法冶炼，钢液成份达到设计目标值时，在LF炉弱吹前利用Si-Ca-Ba线进行钙处理，调整中包温度为1480℃-1500℃，进行连铸，在连铸过程中使用电磁搅拌；
B、热轧：进行粗轧和精轧，出炉温度控制在1245℃-1275℃，精轧开轧温度1035℃-1070℃，卷取温度600℃-640℃；
C、热线固溶处理酸洗：固溶处理温度控制在1110℃-1130℃，保温时间为250秒-325秒，固溶处理完毕进行酸洗；
D、冷轧；
E、脱脂。
3.根据权利要求2所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤A中，在LF炉弱吹前用150米-350米Si-Ca-Ba线进行钙处理。
4.根据权利要求2或3所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤B中，采用9道次粗轧和7道次精轧。
5.根据权利要求4所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤C中，酸洗步骤为：先进行硫酸预酸洗，再进行混酸酸洗，所述混酸采用硝酸和氢氟酸。
6.根据权利要求5所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤C中，硫酸预酸洗所采用的硫酸浓度为300 g/L -350g/L。
7.根据权利要求6所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤C中，混酸酸洗所采用的硝酸浓度为100 g/L -145g/L，氢氟酸浓度为35 g/L -45g/L。
8.根据权利要求7所述的一种电子产品用奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：在步骤D中，采用20辊轧机进行5-7道次轧制。
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