CN113166894B - 具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢。所公开的铁素体不锈钢按重量％计包含0.02％或更少(不包括0)的C、0.02％或更少(不包括0)的N、0.5％或更少(不包括0)的Si、0.3％或更少(不包括0)的Mn、16％至20％的Cr、0.4％或更少(不包括0)的Ni、以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中距钝化层的表面3nm的厚度区域的按重量％计的Cr量为不锈钢基础金属的按重量％计的Cr量的至少1.2倍。
Description
技术领域
本公开涉及铁素体不锈钢，并且特别地，涉及通过在表面上富集Cr而具有改善的耐腐蚀性(corrosion resistance，腐蚀抗力)的铁素体不锈钢，及其制造方法。
背景技术
不锈钢是指通过抑制腐蚀(其是碳钢的弱点)而具有强的耐腐蚀性的钢。通常，不锈钢根据其化学组成或金属组织来分类。根据金属组织，不锈钢可以分为奥氏体基、铁素体基、马氏体基和双相基。
其中，奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性，因此其被应用于建筑材料用材料。
特别地，在奥氏体不锈钢中，正在积极地进行通过调节合金元素例如Mo、Ni、Nb、Ti、Si、和Zr组分的含量或者通过进行表面处理例如Al镀覆来改善耐腐蚀性的研究。
然而，在这种情况下，存在以下问题：价格竞争力由于添加昂贵的合金元素而降低，以及制造成本和制造时间由于额外的过程而增加，从而导致生产率降低。
另一方面，在铁素体不锈钢的情况下，耐腐蚀性低于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性。因此，铁素体不锈钢在应用于暴露于腐蚀性条件的建筑物的内部和外部材料的用途方面受限制。
然而，铁素体不锈钢具有显著较低的Ni含量(Ni为昂贵的合金元素)，因此可以确保价格竞争力。因此，需要开发在不添加昂贵的合金元素或镀覆的情况下可以确保等于或高于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性的耐腐蚀性的铁素体不锈钢。
发明内容
技术问题
本公开的实施方案旨在提供通过控制表面组分而具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢及其制造方法。
技术方案
根据本公开的一个方面，具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢包括：不锈钢基材，所述不锈钢基材以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少(不包括0)、N：0.02％或更少(不包括0)、Si：0.5％或更少(不包括0)、Mn：0.3％或更少(不包括0)、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少(不包括0)，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；和形成在不锈钢基材上的钝化膜，以及从钝化膜的表面到3nm的厚度区域的Cr重量％含量为不锈钢基材的Cr重量％含量的1.2倍或更大。
此外，根据本公开的一个实施方案，铁素体不锈钢还可以包含：Ti：0.4％或更少和Nb：0.5％或更少中的至少一者。
此外，根据本公开的一个实施方案，铁素体不锈钢的点蚀电位可以为330mV或更大。
此外，根据本公开的一个实施方案，钝化膜的厚度可以为3nm至5nm。
根据本公开的另一个方面，具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法包括：制造不锈钢，所述不锈钢以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少(不包括0)、N：0.02％或更少(不包括0)、Si：0.5％或更少(不包括0)、Mn：0.3％或更少(不包括0)、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少(不包括0)，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；在不锈钢的表面上形成富铬层；以及浸没在硝酸或包含硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中。
此外，根据本公开的一个实施方案，形成富铬层可以包括：在浓度为10％至20％的硫酸溶液中进行电解处理。
此外，根据本公开的一个实施方案，电解处理的电流密度可以为0.1A/cm2至0.6A/cm2。
此外，根据本公开的一个实施方案，形成富铬层可以包括：浸没在浓度为10％至15％的盐酸溶液中20秒至40秒。
此外，根据本公开的一个实施方案，硝酸溶液的浓度可以为10％至20％。
此外，根据本公开的一个实施方案，混合酸溶液可以用浓度为10％至20％的硝酸和浓度为5％或更小的氢氟酸来制备。
此外，根据本公开的一个实施方案，从钝化膜的表面到3nm的厚度区域的Cr重量％含量可以为不锈钢基材的Cr重量％含量的1.2倍或更大。
有益效果
根据本公开的一个实施方案，可以提供具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢及其制造方法。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢的截面图。
图2是示出根据本公开的一个实施方案的发明钢和比较钢的盐雾试验之后的表面状态的图。
发明实施方式
根据本公开的一个实施方案的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢包括：不锈钢基材，所述不锈钢基材以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少(不包括0)、N：0.02％或更少(不包括0)、Si：0.5％或更少(不包括0)、Mn：0.3％或更少(不包括0)、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少(不包括0)，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；和形成在不锈钢基材上的钝化膜，以及从钝化膜的表面到3nm的厚度区域的Cr重量％含量为不锈钢基材的Cr重量％含量的1.2倍或更大。
具体实施方式
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向本领域普通技术人员传递本公开的技术构思。然而，本公开不限于这些实施方案，并且可以以另外的形式体现。在附图中，为了阐明本公开，可能未示出与说明书不相关的部分，并且此外，为了容易理解，部件的尺寸或多或少地被放大示出。
此外，当一个部分“包括”或“包含”一个要素时，除非存在与其相反的特定描述，否则该部分还可以包含其他要素，不排除其他要素。
除非在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表达涵盖复数的表达。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的实施方案。
通常，铁素体不锈钢具有低的Ni含量，因此Cr在确保耐腐蚀性方面起决定性作用。不锈钢表面上的Cr与空气中的氧气结合以形成厚度为数nm的氧化膜。然而，形成在表面上的氧化膜具有比基材的Cr浓度低的Cr浓度，并且不适合用于需要耐腐蚀性的应用。
另一方面，由于Fe与Cr相比具有相对低的热力学稳定性，因此不锈钢表面上的Fe与Cr相比优先溶解。基于这些特性，本发明人尝试通过在没有由于Fe的溶解而引起的表面损坏的范围内使表面Cr含量最大化来改善铁素体不锈钢的耐腐蚀性。
图1是根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢的截面图。
参照图1，根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢包括不锈钢基材10和形成在不锈钢基材10上的钝化膜30。
根据本公开的一个实施方案的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢基材以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少(不包括0)、N：0.02％或更少(不包括0)、Si：0.5％或更少(不包括0)、Mn：0.3％或更少(不包括0)、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少(不包括0)，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质。
在下文中，将描述限制本公开的实施方案中的合金组分的含量的数值的原因。在下文中，除非另有说明，否则单位为重量％。
C的含量为0.02％或更小(不包括0)。
碳(C)是间隙固溶强化元素，并且提高铁素体不锈钢的高温强度。然而，如果含量过多，则碳(C)与Cr反应形成碳化铬，从而降低耐腐蚀性，同时降低延伸率和可焊性，因此可以将上限限制为0.02％。
N的含量为0.02％或更小(不包括0)。
氮(N)与碳一样是间隙固溶强化元素，氮(N)不仅提高铁素体不锈钢的强度，而且可以代替Ni作为使奥氏体相稳定并改善耐点蚀性的元素。然而，如果含量过多，则存在可加工性(例如延伸率)差的问题，因此可以将上限限制为0.02％。
Si的含量为0.5％或更小(不包括0)。
硅(Si)是在炼钢期间为了钢水的脱氧和铁素体的稳定而添加的元素。此外，其改善抗氧化性并通过增强不锈钢中的钝化膜来改善耐腐蚀性。然而，如果含量过多，则钢的延伸率降低，可以将上限限制为0.5％。
Mn的含量为0.3％或更小(不包括0)。
锰(Mn)与氮一样是奥氏体相稳定元素，并且就耐腐蚀性而论，可以通过代替Ni而添加。然而，如果含量过多，则使奥氏体相亚稳定化，从而提高强度并降低可加工性，可以将上限限制为0.3％。
Cr的含量为16％至20％。
铬(Cr)是铁素体稳定元素，并且用于促进在铁素体不锈钢的表面上形成氧化物。在本公开中，可以添加多于16％以通过引起表面Cr富集来确保等于或高于304奥氏体不锈钢的耐腐蚀性。然而，如果含量过多，则存在由于在热轧期间产生致密氧化皮而出现粘着缺陷的问题，并且可以充分确保钢的耐腐蚀性，从而使表面上的Cr富集效果饱和。因此，可以将其限制为20％。
点蚀电位被用作评估不锈钢的耐腐蚀性的方法。不论表面是否被改性，现有的具有25％或更多Cr的高Cr不锈钢的点蚀电位都为1V或更大。因此，除非是非常严重的腐蚀性环境，否则通过表面改性改善耐腐蚀性的效果是饱和的。然而，对于具有20％或更少Cr的不锈钢，通过表面改性来改善耐腐蚀性是有意义的。
Ni：0.4％或更少(不包括0)。
镍(Ni)是奥氏体稳定元素，其在炼钢过程中从废铁中不可避免地被引入，并且在本公开中作为杂质进行管理。Ni是像C和N一样使奥氏体相稳定的元素，并且是通过降低腐蚀速率来改善耐腐蚀性的元素，但是其昂贵，因此考虑到经济效率，优选将其上限限制为0.4％。
此外，根据本公开的一个实施方案的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢基材还可以以重量％计包含Ti：0.4％或更少和Nb：0.5％更少中的一者或更多者。
Ti的含量为0.4％或更小(不包括0)。
钛(Ti)通过经由与间隙元素例如碳(C)和氮(N)结合形成碳氮化物而起到抑制晶粒生长的作用。然而，如果含量过多，则由于Ti夹杂物而在制造过程中存在困难，并且存在韧性劣化的问题，可以将上限限制为0.4％。
Nb的含量为0.5％或更小(不包括0)。
铌(Nb)与间隙元素例如碳(C)和氮(N)结合形成碳氮化物，从而抑制晶粒生长。然而，如果含量过多，则形成Laves析出物，从而导致可成形性劣化和脆性断裂，并且存在韧性劣化的问题，可以将上限限制为0.5％。
本公开的剩余组分是铁(Fe)。然而，由于在正常制造过程中可能不可避免地混入来自原材料或周围环境的意外杂质，因此不能将其排除。由于这些杂质在制造过程中是普通技术人员已知的，因此在本说明书中未具体提及所有内容。
图1是根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢的截面图。
参照图1，根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢包括不锈钢基材10和形成在不锈钢基材10上的钝化膜30。
在不锈钢中，表面上产生的Cr氧化物(例如，Cr2O3)形成钝化膜以确保耐腐蚀性。不锈钢的表面上产生的氧化物通常具有比基础金属的Cr浓度更低的Cr浓度。
另一方面，与Fe相比，Cr具有优异的电化学稳定性。因此，如果在钝化膜区域中Fe比Cr溶解得相对更多，则可以增加钝化膜的Cr浓度，从而改善不锈钢的耐腐蚀性。
在根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢中，从钝化膜的表面到3nm的厚度区域t2中的Cr重量％含量可以满足不锈钢基材的Cr重量％含量的1.2倍或更大。
在本公开中，如上所述，尝试通过在铁素体不锈钢(其具有比奥氏体不锈钢更低的耐腐蚀性)的表面上选择性地富集Cr(其改善耐腐蚀性)来确保耐腐蚀性。
另一方面，如果存在于表面上的Cr含量与基材相比过多，则伴随有过度的Fe的选择性洗脱，并且在这种情况下，存在由于因Fe的洗脱引起的表面损坏，耐腐蚀性反而降低的问题。因此，优选的是与不锈钢基材的Cr重量％含量相比，从钝化膜的表面到3nm的厚度区域中的Cr重量％含量为1.2倍或更大且2.0倍或更小。
这样，通过经由铁素体不锈钢表面上的选择性Fe金属洗脱而得到与基材组分体系不同的表面组分体系，可以在不添加昂贵的合金元素(例如Mo和Ni)或施加另外的镀覆过程的情况下确保等于或高于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性的耐腐蚀性。
例如，根据本公开的实施方案的铁素体不锈钢的点蚀电位为330mV或更大。
此外，根据本公开的一个实施方案的铁素体不锈钢的钝化膜厚度t1可以为3nm至5nm。
在下文中，描述了根据本公开的一个实施方案的制造具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的方法。
根据本公开的一个实施方案的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法包括：制造不锈钢冷轧薄板，所述不锈钢冷轧薄板以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少(不包括0)、N：0.02％或更少(不包括0)、Si：0.5％或更少(不包括0)、Mn：0.3％或更少(不包括0)、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少(不包括0)，剩余部分的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；在不锈钢的表面上形成富铬层；以及浸没在硝酸或包含硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中。
对于合金组分含量的数值限制的原因的说明如上所述。
使具有以上合金组成的不锈钢整铸模板经历热轧、退火、酸洗、冷轧、和退火过程以制造不锈钢冷轧薄板。在冷轧步骤中，使用Z型轧机(Z-mill)冷轧机对具有以上合金组分含量的不锈钢板进行轧制，然后使冷轧薄板退火以在冷轧薄板的表面上形成钝化膜。
通过退火热处理，可以形成具有数nm厚度的光滑表面状态的钝化膜，并且可以在钝化膜中形成Cr-Fe氧化物、Mn氧化物、Si氧化物等。
经冷轧和退火的铁素体不锈钢在其表面上的Cr浓度低于基材的Cr浓度，因此，其在其应用于暴露于腐蚀性条件的建筑物的内部和外部材料方面受限制。
因此，为了改善不锈钢薄板的耐腐蚀性，无论存在于上述表面上的氧化物如何，需要通过使表面的Cr含量最大化来形成与基材不同的表面浓缩层。
因此，根据本公开的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法可以通过以下过程在不锈钢表面上形成富铬层。
在形成富铬层的步骤中，可以通过在浓度为10％至20％的硫酸溶液中进行电解处理或浸没在浓度为10％至15％的盐酸溶液中来增加表面Cr含量。具体地，在与不锈钢基材的表面相邻的区域中，具有低电化学稳定性的Fe比Cr溶解得相对更多，使得Cr在不锈钢的表面上富集，从而形成富铬层。
根据酸溶液的类型，不锈钢的表面Fe溶解速率改变，因此表面Cr含量/基材Cr含量可能改变。
在本公开中，首先，通过盐酸/硫酸使Fe选择性地溶解，其次，通过硝酸形成富铬层。
当使用硝酸时，与盐酸/硫酸相比，不发生上述Fe的选择性溶解，反而形成了氧化膜，因此可能不能得到通过溶解Fe/富集Cr来改善耐腐蚀性的效果。即，如果首先使用硝酸，则将铁素体不锈钢浸没在硝酸中没有Fe的选择性溶解，从而形成普通的膜。
在硫酸溶液中的电解处理可以在0.1A/cm2至0.6A/cm2的电流密度下进行。此外，硫酸溶液的温度可以为40℃至80℃。
如果硫酸溶液的浓度小于10％，则表面上Fe的选择性溶解可能不足，而如果浓度超过20％，则引起表面损坏，反而降低耐腐蚀性。因此，优选将硫酸溶液的浓度控制为10％至20％。例如，硫酸溶液的浓度可以为100g/l至200g/l。
如果硫酸溶液的温度太低，则不容易在表面上富集Cr。相反，如果温度太高，则可能引起安全问题和对不锈钢表面的损坏，因此将温度限制为40℃至80℃。
此外，如果电流密度低于0.1A/cm2，则可能在整个表面上不均匀地发生钝化膜的溶解，而如果电流密度高于0.6A/cm2，则由于发生基材的严重洗脱而难以预期Cr的表面富集效果。
浸没在盐酸溶液中可以为浸没在浓度为10％至15％的盐酸溶液中20秒至40秒。
如果盐酸溶液的浓度小于10％，则表面上Fe的选择性溶解可能不足，而如果浓度超过15％，则引起表面损坏，反而降低耐腐蚀性。因此，优选将盐酸溶液的浓度控制为10％至15％。例如，盐酸溶液的浓度可以为100g/l至150g/l。
此外，如果浸没时间短于20秒，则不容易在表面上富集Cr，而如果浸没时间超过40秒，则可能引起不锈钢的表面损坏。
在形成富铬层的步骤之后，可以用水进行洗涤。
此后，通过将其上形成有富铬层的不锈钢浸没在酸溶液中的步骤形成新的钝化膜。在酸浸没的初始阶段，发生不锈钢的Fe的选择性洗脱，从而导致表面Cr富集。在酸浸没结束时，由富集的Cr形成新的氧化钝化膜。
具体地，可以将不锈钢浸没在浓度为10％至20％的硝酸溶液或浓度为10％至20％的硝酸和浓度为5％或更小的氢氟酸的混合酸溶液中。例如，可以使用100g/l至200g/l的硝酸和50g/l或更小的氢氟酸作为酸溶液。
此时，酸浸没步骤可以进行30秒至90秒。
如果硝酸的浓度太低，则由于低的表面Cr浓度和与氧相关的钝化膜形成效率，改善耐腐蚀性的效果降低。如果硝酸浓度过高，则在表面上浓缩Cr的效果饱和，或者相反地，不锈钢表面的侵蚀严重并且耐腐蚀性降低。因此，优选将硝酸溶液的浓度限制为10％至20％。
氢氟酸通过经由与洗脱的金属离子反应帮助去除金属离子来增加硝酸的效果。因此，如果不存在不溶性氧化物或者如果可以充分表现出硝酸的效果，则可以不包含氢氟酸。如果氢氟酸的浓度太高，则不锈钢表面的侵蚀变得严重，因此优选将氢氟酸浓度的上限设定为5％。
此外，当酸浸没步骤中的浸没时间小于30秒时，不容易在表面上富集Cr，并且形成新的钝化膜的效果可能劣化。另一方面，如果浸没时间超过90秒，则可能引起不锈钢的表面损坏。
在根据以上制造方法制造的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢中，从钝化膜的表面到3nm的厚度区域中的Cr重量％含量可以为不锈钢基材的Cr重量％含量的1.2倍或更大。
在下文中，通过实施例更详细地描述本公开。
对于下表1示出的各种合金组分范围，通过粗轧机和连续精轧机根据常规方法制备铁素体不锈钢热轧钢板，然后进行连续退火和酸洗，然后进行冷轧和冷轧退火。在真空中使各钢种熔融以确认组成。比较钢4落在304奥氏体不锈钢的组成范围内。
[表1]
| 类别 | C | N | Si | Mn | Cr | Ni | Ti | Nb |
| 发明钢1 | 0.015 | 0.01 | 0.44 | 0.2 | 18.5 | - | - | 0.45 |
| 发明钢2 | 0.006 | 0.005 | 0.41 | 0.2 | 19.1 | 0.2 | - | - |
| 发明钢3 | 0.006 | 0.007 | 0.45 | 0.2 | 19.8 | 0.3 | 0.3 | |
| 比较钢1 | 0.05 | 0.04 | 0.49 | 1.06 | 18.3 | 8.1 | - | - |
| 比较钢2 | 0.006 | 0.006 | 0.4 | 0.2 | 15.4 | 0.2 | - | - |
随后，使发明钢和比较钢的冷轧钢板经受根据下表2示出的条件的过程。
测量从不锈钢表面到3nm的厚度区域中的Cr含量/基材的Cr含量并且其在下表2中由式(1)表示。
此外，将比较例和发明例的样品在室温下浸没在1M NaCl溶液中，在以20mV/分钟的电位扫描速率增加电位的同时观察阳极极化行为，并且出现各样品的点蚀时的电位(点蚀电位，Epit)示于下表2中。
[表2]
比较例4未将根据本公开的制造方法应用于比较钢1，所述比较钢1对应于奥氏体不锈钢304的组成范围。此时，可以确定点蚀电位为326mV。
在本公开中，为了代替通常用作用于建筑物的内部和外部材料的奥氏体不锈钢304，旨在确保330mV或更大的点蚀电位。参照表2，在以上发明例的情况下，与比较例相比，可以确定通过满足合金组成和制造方法，点蚀电位为330mV或更大。
具体地，发明例1顺序地进行10％盐酸浸没和10％硝酸浸没，使得存在于表面上的Cr的含量是基材的Cr含量的1.3倍高，并且显示出381mV的点蚀电位。
发明例2至7显示出，通过顺序地进行硫酸电解和酸溶液浸没，存在于表面上的Cr的含量是基材的Cr含量的1.3倍或更高，并且显示出330mV或更大的点蚀电位。
发明例8是未进行第一盐酸/硫酸处理而是浸没在混合酸中的情况。如上所述，在混合酸浸没的初始阶段，发生不锈钢的Fe的选择性洗脱，从而导致表面Cr富集。在酸浸没结束时，由富集的Cr形成新的氧化钝化膜。
参照表2，在发明例8的情况下，存在于表面上的Cr的含量是基材的Cr含量的1.2倍，显示出377mV的点蚀电位并且较弱，但是可以确定在第一盐酸/硫酸处理中存在Fe的选择性洗脱的效果。
如表2所示，发明钢1至3通过发明例1至8得到了与基材组分不同的表面组分，并且具体地，确保从钝化膜表面到3nm的厚度区域中的Cr/基材中的Cr的比率为1.2或更大，从而确保钢材的耐腐蚀性。这通过经由Fe经由硫酸电解处理或盐酸浸没的选择性洗脱来富集Cr而是可能的。
另一方面，表2中的比较例1和2示出了盐酸浸没的情况，以及表面上的Cr浓度为0.6，这低于基材的Cr浓度，因此，点蚀电位分别为298mV和285mV，因此不能确保目标耐腐蚀性。
由此可以确定，当仅进行盐酸浸没时，不发生仅Fe的选择性溶解，而是发生Fe和Cr的同时溶解，并因此没有在表面上形成富铬层。
在比较例3中，仅进行硫酸电解，并且表面上的Cr浓度为0.7，这低于基材的Cr浓度。因此，点蚀电位也显示为308mV，并且不能确保目标耐腐蚀性。
虽然顺序地进行了本公开提出的过程，10％盐酸浸没和10％硝酸浸没，但是比较例5显示出表面的Cr浓度为0.6，这低于基材的Cr浓度。作为结果，点蚀电位显示为317mV，并且不能确保目标耐腐蚀性。由此可以确定比较钢2的Cr含量为15.4％(这小于本公开中的Cr含量的范围)，使得在表面上未发生足够的Cr富集。
比较例6和比较例7是硫酸电解的电流密度低于0.1A/cm2或高于0.6A/cm2的情况。因此，表面的Cr浓度为0.6和0.7(这低于基材的Cr浓度)，并因此点蚀电位也为311mV和287mV，使得不能确保目标耐腐蚀性。
图2是示出根据本公开的一个实施方案的发明钢和比较钢的盐雾试验之后的表面状态的图。参照图2，在发明例4与比较例4相比的情况下，通过顺序地进行硫酸电解和硝酸溶液浸没，与基础金属的Cr浓度相比，表面上的Cr浓度增加至1.8，并且确定耐腐蚀性得到改善。
如上所述，对于根据本公开的实施方案制造的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢，通过经由不锈钢表面上的选择性Fe金属洗脱得到与基材组分体系不同的表面组分体系，可以在不添加昂贵的合金元素(例如Mo、Ni)或施加额外的镀覆过程的情况下确保等于或高于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性的耐腐蚀性。
虽然已经参照示例性实施方案特别地描述了本公开，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种变化。
工业适用性
根据本公开，可以在使用具有高价格竞争力的铁素体不锈钢的同时通过在表面上富集Cr而在不添加昂贵的合金元素或镀覆的情况下确保等于或高于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性的耐腐蚀性。
Claims (7)
1.一种具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢，其点蚀电位为330mV或更大，包括：
不锈钢基材，所述不锈钢基材以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少且不包括0、N：0.02％或更少且不包括0、Si：0.5％或更少且不包括0、Mn：0.3％或更少且不包括0、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少且不包括0，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；和
形成在所述不锈钢基材上的钝化膜，以及
其中从所述钝化膜的表面到3nm的厚度区域的Cr重量％含量为所述不锈钢基材的Cr重量％含量的大于1.2倍且小于2倍。
2.根据权利要求1所述的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢，还包含：
Ti：0.4％或更少和Nb：0.5％或更少中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢，其中所述钝化膜的厚度为3nm至5nm。
4.一种具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法，所述制造方法包括：
制造不锈钢，所述不锈钢以重量百分比(％)计包含：C：0.02％或更少且不包括0、N：0.02％或更少且不包括0、Si：0.5％或更少且不包括0、Mn：0.3％或更少且不包括0、Cr：16％至20％、Ni：0.4％或更少且不包括0，剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；
在浓度为10％至20％的硫酸溶液中进行电解处理或者浸没在浓度为10％至15％的盐酸溶液中20秒至40秒以在所述不锈钢的表面上形成富铬层；以及
浸没在硝酸或包含硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中，
其中从钝化膜的表面到3nm的厚度区域的Cr重量％含量为不锈钢基材的Cr重量％含量的大于1.2倍且小于2倍。
5.根据权利要求4所述的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法，其中所述电解处理的电流密度为0.1A/cm2至0.6A/cm2。
6.根据权利要求4所述的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法，其中所述硝酸溶液的浓度为10％至20％。
7.根据权利要求4所述的具有改善的耐腐蚀性的铁素体不锈钢的制造方法，其中所述混合酸溶液用浓度为10％至20％的硝酸和浓度为5％或更小的氢氟酸来制备。
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