CN115927965A - 一种铁镍合金及其应用以及一种焊接胀形强塑性铁镍不锈钢带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金技术领域，提供了一种铁镍合金及其应用以及一种焊接胀形强塑性铁镍不锈钢带及其制备方法。所述铁镍合金包含下列质量分数的成分：C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。本发明通过控制合金的MD30值保证了铁镍合金的焊接性能、强塑性。通过冷轧、退火工艺制备的铁镍不锈钢带抗拉强度达到了650‑730MPa，延伸率大于56％，屈服强度为270‑330MPa，是一种焊接胀形强塑性的铁镍不锈钢带。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种铁镍合金及其应用以及一种铁镍不锈钢带及其制备方法。
背景技术
奥氏体不锈钢304具有较高的塑性、耐蚀性、良好的焊接性能、低温韧性和易加工等等优点，使其在化工、食品以及日用家具装饰、建筑装潢等领域得到广泛应用；目前日常家具用304不锈钢基料大多采用四尺2B材料进行加工，但是四尺材料加工中材料使用率低、成本高，普通五尺304材料存在成品表面脱皮的现象，致使异物杂质频繁产生，无法使用。深加工时开裂和麻点管控不符合使用要求。因此开发高性能适合杯具焊接、胀形塑性强的五尺专用杯具类304不锈钢具有较大的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种铁镍合金及其应用以及一种铁镍不锈钢带及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铁镍合金，包含下列质量分数的成分：
C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。
本发明还提供了所述铁镍合金在制备铁镍不锈钢中的应用。
本发明还提供了所述铁镍合金不锈钢带的制备方法，包含下列步骤：将所述铁镍合金冷轧后顺次进行退火和冷却，即得所述铁镍不锈钢带。
作为优选，所述冷轧的压下量为60～90％。
作为优选，所述冷轧的压下道次大于等于4次；前三压下道次的压下量独立的为4～6％，后续压下道次的压下量独立的小于等于17.5％。
作为优选，所述退火的初始温度为750～850℃，所述退火的升温速率为4～5m/s，所述退火的目标温度为1150～1170℃。
作为优选，所述退火的保温时间为30～50s。
作为优选，所述冷却的方式为风冷或水冷。
作为优选，所述风冷的速度为10.9～11.5m/s，所述风冷的时间为20～30s，所述风冷的目标温度为100～150℃；所述水冷的温度为30～70℃，所述水冷的时间为11～15s，所述水冷的目标温度为30～70℃。
本发明还提供了一种铁镍不锈钢带。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种铁镍合金，包含下列质量分数的成分：C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。本发明的铁镍合金通过控制Cu、N元素的含量，保证了材料的焊接性能。
本发明还提供了一种铁镍不锈钢带的制备方法。通过控制轧制工艺有利于退火酸洗、控制表面的均匀性、晶粒均匀度，更有益于胀形金属流动异向延展性。控制退火温度、退火加热炉温曲线、冷却速率有益于退火晶粒重组而控制材料屈服强度、抗拉强度、硬度、晶粒等级等加工性能，有利于胀形时金属流动均匀，避免胀形时局部受力不均匀开裂现象。
由本发明制备得到的铁镍不锈钢带的抗拉强度可达到650-730MPa，延伸率大于56％，屈服强度达到270-330MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种铁镍合金，包含下列质量分数的成分：C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。
在本发明中，所述C的质量分数为0.040～0.055％，优选为0.043～0.052％，进一步优选为0.045～0.050％，更优选为0.047～0.048％；
在本发明中，所述Si的质量分数小于等于0.70％，优选小于等于0.65％，进一步优选小于等于0.60％，更优选小于等于0.55％。
在本发明中，所述Mn的质量分数为1.0～1.4％，优选为1.1～1.3％，进一步优选为1.15～1.25％，更优选为1.18～1.22％。
在本发明中，所述P的质量分数小于等于0.040％，优选小于等于0.035％，进一步优选小于等于0.030％，更优选小于等于0.025％。
在本发明中，所述S的质量分数小于等于0.005％，优选小于等于0.004％进一步优选小于等于0.0035％，更优选小于等于0.003％。
在本发明中，所述Cr的质量分数为18～20％，优选为18.2～19.8％，进一步优选为18.5～19.5％，更优选为18.8～19.2％。
在本发明中，所述Ni的质量分数为8.0～10.50％，优选为8.5～10.0％，进一步优选为9.0～9.5％，更优选为9.2～9.3％。
在本发明中，所述N的质量分数为0.04～0.06％，优选为0.042～0.058％，进一步优选为0.045～0.055％，更优选为0.048～0.052％。
在本发明中，所述Cu的质量分数为小于等于0.2％，优选小于等于0.18％，进一步优选小于等于0.16％，更优选小于等于0.15％。
在本发明中，所述Mo的质量分数小于等于0.2％，优选小于等于0.18％，进一步优选小于等于0.16％，更优选小于等于0.15％。
在本发明中，所述铁镍合金的MD30优选为7～15，进一步优选为8～14，更优选为9～13。
本发明还提供了所述铁镍合金在制备铁镍不锈钢带中的应用。
本发明还提供了所述铁镍不锈钢带的制备方法，包含下列步骤：所述铁镍合金冷轧后顺次进行退火和冷却，即得所述铁镍不锈钢带。
在本发明中，所述冷轧的压下量优选为60～90％，进一步优选为65～85％，更优选为70～80％。
在本发明中，所述冷轧的压下道次优选大于等于4次，进一步优选大于等于5次，更优选为大于等于6次；前三次压下道次的压下量独立的优选为4～6％，进一步优选为4.5～5.5％，更优选为4.8～5.2％。
在本发明中，所述冷轧的后续道次压下量优选小于等于17.5％，进一步优选小于等于11.5％，更优选小于等于6.5％；后续道次轧制过程中，后一道次的压下量小于前一道次压下量，呈现递减排列，直至满足冷轧的压下量。
在本发明中，所述退火的初始温度优选为750～850℃，进一步优选为780～820℃，更优选为790～810℃；所述退的升温速率优选为4～5m/s，进一步优选为4.2～4.8m/s，更优选为4.4～4.6m/s；所述退火的目标温度优选为1150～1170℃，进一步优选为1155～1165℃，更优选为1158～1162℃。
在本发明中，所述退火的保温时间优选为30～50s，进一步优选为35～45s，更优选为38～42s。
在本发明中，所述冷却的方式优选为顺次风冷和水冷。
在本发明中，所述风冷的速度优选为10.9～11.5m/s，进一步优选为11.0～11.4m/s，更优选为11.1～11.3m/s；所述风冷的时间优选为20～30s，进一步优选为22～28s，更优选为24～26s；所述风冷的目标温度优选为100～150℃，进一步优选为110～140℃，更优选为120～130℃；所述水冷的温度优选为30～70℃，进一步优选为35～65℃，更优选为45～55℃；所述水冷的时间优选为11～15s，进一步优选为12～14s，更优选为12.5～13.5s；所述水冷的目标温度为30～70℃，进一步优选为35～65℃，更优选为45～55℃。
本发明还提供了一种铁镍不锈钢带。
本发明提供的铁镍不锈钢带应用于焊接胀形中，节约了生产成本和时间成本，提高使用成功率，实现节能高效的效果。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
选取包含下列元素质量分数的铁镍合金：C：0.043％、Si：0.063％、Mn：1.2％、P：0.033％、S：0.0038％、Cr：19.0％、Ni：9.1％、N：0.050％、Cu：0.13％、Mo：0.13％，余量为铁。
将上述元素质量分数的铁镍合金进行9次冷轧处理，冷轧的压下量为75％，其中第1次冷轧压下量为5％，第2次冷轧压下量为4.5％，第3次冷轧压下量为5.5％，第4次冷轧压下量为16％，第5次冷轧压下量为14％，第6次冷轧压下量为12％，第7次冷轧压下量为10％，第8次冷轧压下量为8％；将冷轧后的铁镍合金在初始温度为750℃条件下以4m/s的升温速率进行退火，在温度达到1150℃时保温40s，随后在风冷11.25m/s条件下冷却20s后得到表面温度为120℃的合金，将合金在水冷温度为45℃条件下冷却12s，即得所述铁镍不锈钢带。
将本实施例制备的铁镍不锈钢带进行性能测试，其结果如表1。
实施例2
选取包含下列元素质量分数的铁镍合金：C：0.046％、Si：0.052％、Mn：1.2％、P：0.023％、S：0.0034％、Cr：18.7％、Ni：9.4％、N：0.047％、Cu：0.14％、Mo：0.17％，余量为铁。
将上述元素质量分数的铁镍合金进行8次冷轧处理，冷轧的压下量为70.5％，其中第1次冷轧压下量为4.7％，第2次冷轧压下量为5.3％，第3次冷轧压下量为6.0％，第4次冷轧压下量为16.5％，第5次冷轧压下量为12.5％，第6次冷轧压下量为10.5％，第7次冷轧压下量为8.5％，第8次冷轧压下量为6.5％；将冷轧后的铁镍合金在初始温度为800℃条件下以4.5m/s的升温速率进行退火，当温度达到1160℃时保温40s，随后在风冷11.25m/s条件下冷却25s后得到表面温度为130℃的合金，将合金在水冷温度为30℃条件下冷却13s，即得所述铁镍不锈钢带。
将本实施例制备的铁镍不锈钢带进行性能测试，其结果如表1。
为了更好探究退火温度对铁镍不锈钢带性能的影响，本申请设置了两个对比例。
对比例1
所述铁镍合金的元素质量分数以及铁镍不锈钢带的制备方法同实施例1，唯一区别在于退火温度为1130℃。
对比例2
所述铁镍合金的元素质量分数以及铁镍不锈钢带的制备方法同实施例1，唯一区别在于退火温度为1175℃。
将对比例1、2所制备的铁镍不锈钢带进行性能测试，其结果如表1。
表1测试结果
由以上实施例可知，本发明提供了一种铁镍合金，所述铁镍合金包含下列质量分数的成分：C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。本发明还提供了一种铁镍不锈钢带。经过实验验证后，本发明提供的镍铁不锈钢带的抗拉强度为650-730MPa，延伸率大于56％，屈服强度为270-330MPa，是一种焊接胀形塑性强的铁镍不锈钢带。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铁镍合金，其特征在于，所述铁镍合金包含下列质量分数的成分：
C：0.040～0.055％，Si≤0.70％，Mn：1.0～1.4％，P≤0.040％，S≤0.005％，Cr：18～20％，Ni：8.0～10.50％，N：0.04～0.06％，Cu≤0.2％，Mo≤0.2％，余量为铁。
2.权利要求1所述铁镍合金在制备铁镍不锈钢带中的应用。
3.一种铁镍不锈钢带的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：将权利要求1所述铁镍合金冷轧后顺次进行退火和冷却，即得所述铁镍不锈钢带。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的压下量为60～90％。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的压下道次大于等于4次，前三压下道次的压下量独立的为4～6％，后续压下道次的压下量独立的小于等于17.5％。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火的初始温度为750～850℃，所述退火的升温速率为4～5m/s，所述退火的目标温度为1150～1170℃。
7.如权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述退火的保温时间为30～50s。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的方式为风冷和水冷。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述风冷的速度为10.9～11.5m/s，所述风冷的时间为20～30s，所述风冷的目标温度为100～150℃；所述水冷的温度为30～70℃，所述水冷的时间为11～15s，所述水冷的目标温度为30～70℃。
10.权利要求3～9任意一项制备方法得到的铁镍不锈钢带。
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