CN112639152B - 具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢 - Google Patents

具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢，由此内部氧化物的形成得到抑制，并因此可以减少酸洗过程中在钢的表面上的孔的形成。根据本发明的一个实施方案，具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢以重量％计包含：0.02％或更少的C、0.5％至0.6％的Si、0.4％至0.6％的Mn、0.03％或更少的P、0.005％或更少的S、0.15％至0.25％的Ti、17.0％至26.0％的Cr、0.6％或更少的Ni、0.1％至0.6％的Nb、0.05％或更少的N，以及余量的Fe和不可避免的杂质，并且满足下式(1)。(1)2.14≤Si/Ti≤3.0。

Description

具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢
技术领域
本公开涉及具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢，并且更特别地，涉及能够通过抑制内部氧化物的产生来减少在酸洗过程期间产生的在钢表面上的孔的产生的具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢。
背景技术
通常，铁素体不锈钢根据铬含量被分成低铬铁素体不锈钢和高铬铁素体不锈钢。通常，当铬含量为11重量％至14重量％时，其被称为低铬铁素体不锈钢，而当铬含量为17重量％至26重量％时，其被称为高铬铁素体不锈钢。
由于在退火热处理期间形成的氧化皮的特性根据铬含量而变化，因此必须根据铬含量进行不同的酸洗方法。通常，在低铬铁素体不锈钢的情况下，在退火热处理期间氧化皮形成得较厚，而在高铬铁素体不锈钢的情况下，在退火热处理期间氧化皮的厚度比低铬铁素体不锈钢的氧化皮的厚度相对较薄。
特别地，内部氧化是通过氧扩散到合金中而与合金元素形成析出物。对于内部氧化物，由于溶质元素的氧化而引起的自由能的变化必须小于由于基体金属的氧化而引起的自由能的变化。此外，当基体金属在氧中具有高溶解度并且容易扩散时，发生内部氧化，因此氧和基体金属可以反应，并且溶质元素的浓度低，因而不发生外部氧化。
当合金组分中包含Ti时，存在形成内部氧化物并且在酸洗之后在钢的表面上形成孔的问题。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢，其可以抑制内部氧化物的形成，从而抑制在酸洗之后由内部氧化物形成的孔的产生。
技术方案
根据本公开的一个方面，具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少；Si：0.5％至0.6％；Mn：0.4％至0.6％；P：0.03％或更少；S：0.005％或更少；Ti：0.15％至0.25％；Cr：17.0％至26.0％；Ni：0.6％或更少；Nb：0.1％至0.6％；N：0.05％或更少，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足以下方程式(1)。
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
铁素体不锈钢还可以包含：Al：0.06％或更少。
形成在表面上的孔的深度为0.15μm或更小。
有益效果
根据依照本公开的实施方案的具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢，可以通过抑制内部氧化物的产生来抑制在酸洗之后出现的孔的产生，并因此可以改善酸洗的品质。
附图说明
图1是根据比较例12的钢在酸洗之后的表面使用光学显微镜拍摄的照片。
图2是根据本公开的实施例1的钢在酸洗之后的表面使用光学显微镜拍摄的照片。
图3是根据比较例12的钢在酸洗之后的截面使用电子显微镜拍摄的照片。
图4是根据本公开的实施例1的钢在酸洗之后的截面使用电子显微镜拍摄的照片。
图5是使用电子显微镜分析在对根据比较例12的钢进行热处理之后产生的氧化皮的照片。
图6是使用电子显微镜分析在对根据本公开的实施例1的钢进行热处理之后产生的氧化皮的照片。
图7是使用电子显微镜分析在对根据比较例12的钢进行热处理之后产生的Si氧化物层的照片。
图8是示出在对根据本公开的实施例1的钢进行热处理之后产生的Si氧化物层的照片。
具体实施方式
根据本公开的一个方面，具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少；Si：0.5％至0.6％；Mn：0.4％至0.6％；P：0.03％或更少；S：0.005％或更少；Ti：0.15％至0.25％；Cr：17.0％至26.0％；Ni：0.6％或更少；Nb：0.1％至0.6％；N：0.05％或更少，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足以下方程式(1)。
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
发明实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施方案。提供以下实施方案以将本公开的技术构思传达给本领域普通技术人员。然而，本公开不限于这些实施方案，而是可以以另外的形式体现。在附图中，为了使本公开清楚起见，可以不示出与说明书无关的部分，此外，为了容易理解，组件的尺寸或多或少被放大示出。
根据本公开的一个实施方案的具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少；Si：0.5％至0.6％；Mn：0.4％至0.5％；P：0.03％或更少；S：0.005％或更少；Cr：17.0％至26.0％；Ni：0.6％或更少；Nb：0.1％至0.6％；N：0.05％或更少，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足以下方程式(1)。
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
在此，Si和Ti意指各元素的含量(重量％)。
此外，根据本公开的一个实施方案，还可以包含Al：0.06％或更少。
在下文中，如下将描述本公开的铁素体不锈钢中包含的各组分的作用和含量。以下组分的百分比意指重量百分比。
C(碳)的含量为0.02％或更少。
C是大大影响钢的强度的元素，并且如果含量过多，则钢的强度过度增加且延展性降低，因此将其限制为0.02％。因此，根据本公开的一个实施方案，将C的含量设定为0.02％或更少。
Si(硅)的含量为0.5％至0.6％。
Si是在炼钢期间用于钢水的脱氧和铁素体的稳定化而添加的元素，并且在本公开中，添加大于0.5％以在外部氧化皮与基础材料之间形成连续的Si氧化物。然而，当过量添加Si时，因为延展性降低且可成形性降低，所以将上限限制为0.6％。因此，根据本公开的一个实施方案，将Si的含量设定为0.5％至0.6％。
Ti(钛)的含量为0.15％至0.25％。
Ti是优先与C和N结合以形成抑制耐腐蚀性降低的析出物的元素。如果Ti少于0.15％，则由于与溶解在材料中的C和N结合所需的量不足而可能发生敏化。因此，在本公开中，添加0.15％的Ti或更多。相反，如果添加超过0.25％的Ti，则内部氧化物的形成变得容易并且其在酸洗之后在钢表面中出现孔，因此将上限设定为0.25％。因此，根据本公开的一个实施方案，将Ti的含量设定为0.15％至0.25％。
根据本公开的一个实施方案，Si和Ti的含量通过以下方程式(1)来控制。
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
当Si/Ti小于2.14时，过多地包含Ti并且由于Ti而产生内部氧化物。因此，在酸洗之后，在钢的表面上产生一定深度的孔。当Si/Ti超过3.0时，延展性和可成形性可能劣化。
以此方式，通过控制Si和Ti的含量，可以抑制由Ti产生的内部氧化物，并且可以通过在氧化皮与基础材料之间的界面处形成连续的Si氧化物层来抑制在钢中形成的内部氧化。
Mn(锰)的含量为0.4％至0.6％。
Mn是在热处理期间在表面层上形成均匀的氧化皮的元素。因此，在本公开中，添加0.4％的Mn或更多。然而，如果添加超过0.6％的Mn，则由于在钢的表面的外层上可能厚厚地形成Mn-Cr尖晶石氧化物，因此将上限限制为0.5％。因此，根据本公开的一个实施方案，Mn的含量为0.4％至0.6％。
P(磷)的含量为0.03％或更少。
P是不可避免地包含在钢中的杂质，并且是引起在酸洗期间的晶间腐蚀或抑制热加工性的元素。因此，期望将P的含量控制得尽可能低。然而，由于在制造过程中不可避免地添加磷，因此在本公开中将上限设定为0.03％。
S(硫)的含量为0.005％或更少。
S是不可避免地包含在钢中的杂质，并且是通过在晶界处偏析来抑制热加工性的主要原因的元素。因此，期望将S的含量控制得尽可能低。然而，由于在制造过程中不可避免地添加硫，因此在本公开中将上限设定为0.005％。
Cr(铬)的含量为17.0％至26.0％。
Cr是有效改善钢的耐腐蚀性的元素。在本公开中，对于高Cr铁素体不锈钢，将其限制在17.0％至26.0％的范围内。
Ni(镍)的含量为0.6％或更少。
在铁素体不锈钢中，Ni可以被视为杂质，但是其可能在废料熔化期间部分掺入。
Nb(铌)的含量为0.1％至0.6％。
Nb是优先与C和N结合以形成抑制耐腐蚀性降低的析出物的元素。如果添加少于0.1％的Nb，则较少的Nb溶解在材料中，并且材料的高温强度降低。相反，如果添加超过0.6％的Nb，则氧化物层在退火期间在界面处变厚，导致差的酸洗。因此，根据本公开的一个实施方案，Nb的含量为0.1％至0.6％。
N(氮)的含量为0.05％或更少。
N是在热轧期间通过使奥氏体析出而促进重结晶的元素。然而，如果含量过多，则钢的延展性劣化，因此根据本公开的一个实施方案，将N的含量限制为0.05％或更少。
还可以包含0.06％或更少的Al(铝)。
Al是强脱氧剂并且是在降低钢水中的氧含量中起作用的元素。然而，由于过量添加导致室温延展性降低，因此将上限设定为0.06％或更小，并且不需要包含其。
根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢通过以下方法来制造。
该方法包括：制造厚度为200mm至220mm的板坯，所述板坯以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少；Si：0.5％至0.6％；Mn：0.4％至0.6％；P：0.03％或更少；S：0.005％或更少；Ti：0.15％至0.25％；Cr：17.0％至26.0％；Ni：0.6％或更少；Nb：0.5％至0.6％；N：0.05％或更少，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且满足以下方程式(1)；以及在正常热轧温度下将制备的板坯热轧至5mm至8mm。此后，在1020℃至1040℃下进行热轧退火，并进行冷轧至0.8mm至2mm的厚度。然后，在1020℃至1040℃下进行冷轧退火。之后，进行酸洗。
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
在下文中，将通过实施例详细地描述本公开，但是以下实施例用于更详细地举例说明本公开，并且本公开的范围不限于这些实施例。
实施例
制备具有下[表1]的组成的板坯，并且对制备的板坯进行热轧和热轧退火，然后在1050℃下冷轧和冷轧退火2分钟30秒以获得2.0mm冷轧退火钢板。之后，进行酸洗。在截面抛光之后，使用电子显微镜测量在冷轧退火钢板的酸洗过程中形成的孔的深度。[表2]是描述在酸洗过程期间形成的孔的深度的表。
[表1]
Figure GDA0003473196840000071
[表2]
孔深度(μm)
比较例1 0.63
比较例2 0.52
比较例3 0.61
比较例4 0.65
比较例5 0.71
比较例6 0.62
比较例7 0.60
比较例8 0.75
比较例9 0.8
比较例10 0.64
比较例11 0.69
比较例12 0.58
实施例1 0.15
实施例2 0.13
实施例3 0.12
实施例1至实施例3分别为Si/Ti的比例为2.20、2.22和2.27并且孔深度为0.15μm、0.13μm和0.12μm的情况。根据本公开的实施例，由于孔的深度形成得浅，因此不会引起表面的不均匀反射。
在为Si/Ti的比例均小于2.14的情况的比较例1至比较例12中，可以看出孔深度为0.52μm或更大，这比本公开的实施例更深。这样的孔的深度引起钢表面的不均匀反射，使得难以将其用作外部材料。
图1是在酸洗之后根据比较例12的钢的表面的使用光学显微镜拍摄的照片。图3是在酸洗之后根据比较例12的钢的截面的使用电子显微镜拍摄的照片。图2是根据本公开的实施例1的在酸洗之后的钢的表面的使用光学显微镜拍摄的照片。图4是根据本公开的实施例1的在酸洗之后的钢的截面的使用电子显微镜拍摄的照片。
如在图1至图4中可以看出的，在比较例12的情况下，可以确定孔由于酸洗而被挖得深，但是在实施例1的情况下，可以确定即使在酸洗之后孔也形成得不深。
图5是使用电子显微镜分析在对根据比较例12的钢进行热处理之后产生的氧化皮的照片。图6是使用电子显微镜分析在对根据本公开的实施例1的钢进行热处理之后产生的氧化皮的照片。图7是使用电子显微镜示出在对根据比较例12的钢进行热处理之后产生的Si氧化物层的照片。图8是示出在对根据本公开的实施例1的钢进行热处理之后产生的Si氧化物层的照片。
在图5的情况下，可以看出在热处理之后，由于Ti而产生内部氧化物。此外，从图7可以看出不连续地形成Si氧化物层。相反，在根据本公开的实施例的图6的情况下，在钢表面上没有形成孔，并且可以看出图8中连续地形成Si氧化物层。因此，可以确定通过调节Si/Ti的比例形成Si氧化物层防止了Ti氧化物的形成，从而防止了在酸洗之后在钢的表面上形成孔。
如上所述，虽然已经描述了本公开的示例性实施方案，但是本公开不限于此，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的概念和范围的情况下，各种改变和修改都是可能的。
[工业适用性]
根据本公开，通过抑制用于汽车排气系统的铁素体不锈钢的内部氧化物的形成可以确保优异的酸洗特性，并且通过抑制在酸洗之后孔的出现可以改善酸洗的品质。

Claims (2)

1.一种具有优异的酸洗特性的铁素体不锈钢，以全部组成的重量百分比(％)计包含：C：0.009％或更少；Si：0.5％至0.6％；Mn：0.4％至0.6％；P：0.03％或更少；S：0.005％或更少；Ti：0.15％至0.25％；Cr：17.0％至26.0％；Ni：0.6％或更少；Nb：0.1％至0.6％；N：0.05％或更少，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质，并且
满足以下方程式(1)；以及
其中形成在表面上的孔的深度为0.15μm或更小，
(1)2.14≤Si/Ti≤3.0
在此，Si和Ti意指各元素的含量(重量％)。
2.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，还包含：
Al：0.06％或更少。
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