CN118159681A - 成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板,其为,将钢进行热轧后以30%以上的压下率进行预轧制后的R‑bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5,其中,以重量%计,所述钢包含:C:0.001‑0.1%、Cr:10.0‑14.0%、Ti:0.001‑0.5%、Nb:0.001‑0.5%、Ni:0.001‑1.5%、Mn:0.001‑1.5%、Cu:0.001‑1.0%、Si:0.001‑2.0%、N:0.001‑0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质。此外,本发明涉及一种制造成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板的方法,其包括以下步骤:将钢进行连续铸造以制造板坯,以重量%计,所述钢包含:C:0.001‑0.1%、Cr:10.0‑14.0%、Ti:0.001‑0.5%、Nb:0.001‑0.5%、Ni:0.001‑1.5%、Mn:0.001‑1.5%、Cu:0.001‑1.0%、Si:0.001‑2.0%、N:0.001‑0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质;将制得的所述板坯进行再加热;将经所述再加热的板坯进行热轧;以30%以上的压下率进行预轧制;以及进行热轧退火。
Description
技术领域
本发明涉及一种成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法。
背景技术
铁素体系不锈钢冷轧产品的热膨胀率、热疲劳等高温特性优异,耐应力腐蚀裂纹能力强,并且高温强度也优异。基于如上所述的特性,铁素体系不锈钢应用于汽车排气系统、家用器具、结构体、家用电器、电梯等。为了扩大铁素体系不锈钢的应用领域,重要的是确保成型性。与具有高加工性的奥氏体系不锈钢不同,铁素体系不锈钢的变形机制是塑性诱导相变引起的,是根据位错的生成和移动而引起变形,因此特征在于通过提高轧制量或控制阻碍位错移动的杂质来改变铁素体系不锈钢的成型性,以激活位错的生成和移动。以往很多研究人员致力于提高铁素体系不锈钢的成型性,但存在拉伸成型等差的问题。此外,热轧材料的应变率低,无法顺利生成位错,因此仅凭其自身,即使相同的厚度也难以确保与冷轧的冷轧退火材料相同的成型性,因此热轧材料在需要高成型性的产品中的应用上存在局限性。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决如上所述的问题,本发明的目的在于制造一种不锈钢热轧钢板,所述不锈钢热轧钢板在对热轧钢板进行退火之前以规定的压下率进行轧制以控制在热轧材料中形成的带状组织,并且通过进一步激活位错的生成来使热轧退火后的晶粒进行微细化的同时提高成型性,从而即使是热轧材料,也显示与冷轧材料相似的成型性。
技术方案
在根据本发明的一个实施方案的成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板中,将钢进行热轧后以30%以上的压下率进行预轧制(pre-rolling)后的R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5,其中,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质。
根据本发明的另一个实施方案的制造成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板的方法包括以下步骤:将钢进行连续铸造以制造板坯,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质;将制得的所述板坯进行再加热;将经所述再加热的板坯进行热轧;以30%以上的压下率进行预轧制,以使R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5;以及进行热轧退火。
发明效果
根据本发明,在对热轧钢板进行退火前以30%以上的压下率进行轧制时,控制在热轧材料中形成的带状组织,并且通过进一步激活位错的生成来使退火后的晶粒进行微细化的同时提高成型性,从而可以制造一种即使是热轧材料也显示与冷轧材料相似的成型性的不锈钢热轧钢板。
附图说明
图1为示出实施例1(铁素体系不锈钢预轧制35%的退火材料)的微细组织的图。
图2为示出实施例2(铁素体系不锈钢预轧制50%的退火材料)的微细组织的图。
图3为示出比较例1(铁素体系不锈钢热轧退火材料(2.0t))的微细组织的图。
图4为示出比较例2(铁素体系不锈钢的通常的冷轧退火材料)的微细组织的图。
最佳实施方式
在根据本发明的一个实施方案的成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板中,将钢进行热轧后以30%以上的压下率进行预轧制后的R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5,其中,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质。
具体实施方式
迄今为止,已研究了各种改善铁素体系不锈钢的成型性的方法。通常,有将热轧再加热温度控制得较低或在粗轧后阶段以高压下率进行轧制以激活位错的引入而使再结晶变得顺利的方法,但将其应用于实际生产时,由于再加热温度低,难以形成表面氧化皮,从而引发包括粘结缺陷在内的各种表面缺陷,或者严重时还存在裂纹引起的断裂问题,因此在实际应用方面明显存在局限性。
为了克服这些缺点,本发明的目的在于提供一种制造铁素体系不锈钢的方法,其中,在对热轧钢板进行退火之前以规定的压下率进行轧制以控制在热轧材料中形成的带状组织,并且通过进一步激活位错的生成来使热轧退火后的晶粒进行微细化的同时提高成型性,从而显示与冷轧材料相似的成型性。
[铁素体系不锈钢热轧钢板]
在根据本发明的一个实施方案的成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板中,将钢进行热轧后以30%以上的压下率进行预轧制后的R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5,预轧制压下率优选可以为35%以上,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质。
此外,根据本发明的另一个实施方案的成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板在晶粒间取向差为15°至180°的范围内用电子背散射衍射(ELECTRON BACKSCATTERINGDIFFRACTION,EBSD)分析法测量晶粒尺寸时的铁素体晶粒尺寸可以为60μm以下。
下面除非另有特别说明,否则单位为重量%。此外,当描述某一部分“包含”、“包括”某个构成因素时,除非另有特别相反的记载,否则表示可以进一步包含其他构成因素,而不是排除其他构成因素。
(成分范围)
C:0.001-0.1%
当碳(C)的量多时,强度提高,但加工性降低。为了获得充分的强度,需要包含0.001%以上的碳(C),但当所述碳(C)的含量超过0.1%时,存在加工性降低的问题。
Cr:10.0-14.0%
铬(Cr)的量优选为10.0%以上且14.0%以下。铬(Cr)是为了确保不锈钢的耐蚀性而添加的最重要的元素,在本发明中,为了提高耐蚀性,从而添加10.0%以上的铬(Cr)。当铬(Cr)超过14.0%时,成为产生热轧粘结(sticking)缺陷的原因,因此所述铬(Cr)的含量优选为14.0%以下。
Ti:0.001-0.5%
钛(Ti)的量优选为0.001%以上且0.5%以下。当钛(Ti)的量小于0.001%时,TiN的晶化量减少,板坯的等轴晶率降低,并且固溶的C、N元素增加,从而存在伸长率降低的问题,当钛(Ti)的量超过0.5%时,由于Ti系氧化物增加,存在加工性降低的问题。
Nb:0.001-0.5%
铌(Nb)的量优选为0.001%以上且0.5%以下。铌(Nb)是优先与碳(C)和氮(N)结合而形成抑制降低耐蚀性的析出物,但当过量添加铌(Nb)时,会导致夹杂物引起的外观不良和韧性降低,并增加原材料成本,因此将所述铌(Nb)的含量限制在0.001%以上且0.5%以下。
Ni:0.001-1.5%
镍(Ni)的量优选为0.001%以上且1.5%以下。镍(Ni)是提高耐蚀性的元素,但当大量添加镍(Ni)时,不仅会发生硬化,而且可能产生应力腐蚀裂纹,因此所述镍(Ni)的含量优选为1.5%以下。
Mn:0.001-1.5%
锰(Mn)的量优选为0.001%以上且1.5%以下。锰(Mn)具有提高钢的强度的效果,但当锰(Mn)的含量过多时,Mn系烟雾的产生剧增,从而降低焊接性,并且由于形成过多的MnS析出物而降低钢的延展性,因此所述Mn的含量为1.5%以下。
Cu:0.001-1.0%
铜(Cu)的量优选为1.0%以下。铜(Cu)具有改善耐蚀性的效果,但当所述铜(Cu)的含量超过1.0%时,存在加工性降低的问题。
Si:0.001-2.0%
硅(Si)是在炼钢时为了钢水的脱氧和铁素体的稳定化而添加的元素,硅(Si)的含量优选为0.001%以上,但当所述硅(Si)的含量过多时,引起材质的固化,从而降低钢的延展性。因此将所述硅(Si)的含量限制在2.0%以下。
N:0.001-0.1%
氮(N)的量优选为0.001%以上且0.1%以下。如同碳(C),氮(N)具有提高材料的强度的效果。当氮(N)的量小于0.001%时,TiN的晶化降低,板坯的等轴晶率降低,当氮(N)的量超过0.1%时,材料的杂质增加,从而存在伸长率降低的问题。
Al:0.1%以下
铝(Al)的量优选为0.1%以下。当铝(Al)的量超过0.1%时,材料的杂质增加,从而存在伸长率降低的问题。
[制造铁素体系不锈钢热轧钢板的方法]
根据本发明的一个实施方案的制造成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板的方法包括以下步骤:将钢进行连续铸造以制造板坯,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质;将制得的所述板坯进行再加热;将经所述再加热的板坯进行热轧;以30%以上的压下率进行预轧制,以使R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5;以及进行热轧退火。
热轧再加热温度在1100-1280℃范围内。当以1280℃以上的温度对板坯进行再加热时,残留粗大的带状(band)组织的可能性高,从而可能降低成型性,当以1100℃以下的温度对板坯进行再加热时,热轧时的轧制负荷增加,从而可能降低生产性。
下面通过实施例对本发明进行更具体的说明。
以下实施例是为了向本领域技术人员充分传达本发明的思想而提出,本发明并不限定于在此提出的实施例,并且可以具体化为其他形式。
(实施例)
将具有下表1的组成的钢进行连续铸造以制造板坯,将板坯进行再加热,然后进行热轧,以2.0-5.0t的热轧厚度、2.0t的预轧制后的厚度、0-50%的压下率进行预轧制,然后对经热轧退火的铁素体系不锈钢热轧钢板的晶粒尺寸(Grain size)、R值(R0、R45、R90、R-bar)、屈服强度、拉伸强度、TS/YS以及伸长率进行测量。
[表1]
示出根据压下率的热轧退火材料(2.0t)和通常的冷轧退火材料(2.0t)的微细组织。比较例1是通常的2.0t热轧材料,平均晶粒尺寸为约120μm,非常粗大。实施例1中示出将3.1t厚度的热轧钢板以约35%的压下率进行预轧制后进行热轧退火的材料的微细组织,如表2所示,晶粒尺寸为约60μm的水平,可知与将现有的热轧2.0t钢板进行退火的比较例1的微细组织相比,晶粒微细化至50%的水平。由此可以推测,当以30%以上的压下率对热轧材料进行轧制时,由于进一步生成引入的位错,晶粒被细化。实施例2中示出将4.0t厚度的热轧钢板以约35%的压下率进行预轧制后进行热轧退火的材料的微细组织,晶粒尺寸微细化至约50μm的水平,从而可知随着预轧制压下率增加,晶粒变得更加微细。比较例2是将5.0t的热轧材料进行热轧退火/酸洗后以约60%的压下率进行冷轧后进行冷轧退火的通常的冷轧退火材料,晶粒尺寸为约55μm的水平,显示出与进行预轧制至约50%水平的实施例2相似水平的晶粒尺寸。
[表2]
表3中示出根据预轧制压下率的热轧退火材料的成型性(R值)和通常的冷轧退火材料的成型性。对于表示材料的垂直各向异性的R-bar值,板材的平面方向上的性质相同,在厚度方向上的性质不同于平面方向的性质,由于大部分的轧制板具有塑性随平面的方向发生变化的平面各向异性,因此使用与轧制方向以0度、45度、90度的方向拉伸并测量的R值的平均值(R-bar=(R0+2R45+R90)/4)。
比较例1(通常的2.0t热轧退火材料)的R-bar值约为1.01的水平,非常差,但可知随着预轧制压下率逐渐增加,R-bar值逐渐增加。此外,可知实施例2(预轧制50%的热轧退火材料)的R-bar值约为1.21的水平,显示出与比较例2(通常的冷轧退火材料)的R-bar值相似的水平。
[表3]
表4示出各材料的拉伸特性,实施例2(约50%的预轧制后热轧退火的2.0t材料)的拉伸强度值与比较例2(进行通常的冷轧退火的材料)的拉伸强度值相比无显著差异,但屈服强度值比实施例2高约10%以上的水平。据推测,这是因为与进行热轧退火和冷轧退火的共2次以上退火工艺的通常的冷轧材料相比,预轧制材料进一步引入位错且只经过一次热轧退火工艺,因此与通常的冷轧退火材料相比,显示出更高的屈服强度。据判断这种特性可以应用于需要材料的高强度化的产品组,也有助于延长现有应用的产品的寿命。
[表4]
工业实用性
根据本发明的一个实施方案的铁素体系不锈钢热轧钢板即使是热轧材料也显示出与冷轧材料相似的成型性,因此具备工业实用性。
Claims (3)
1.一种成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板,其为,将钢进行热轧后以30%以上的压下率进行预轧制后的R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5,其中,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板,其中,在晶粒间取向差为15°至180°的范围内用电子背散射衍射(EBSD)分析法测量晶粒尺寸时的铁素体晶粒尺寸为60μm以下。
3.一种制造成型性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板的方法,其包括以下步骤:
将钢进行连续铸造以制造板坯,以重量%计,所述钢包含:C:0.001-0.1%、Cr:10.0-14.0%、Ti:0.001-0.5%、Nb:0.001-0.5%、Ni:0.001-1.5%、Mn:0.001-1.5%、Cu:0.001-1.0%、Si:0.001-2.0%、N:0.001-0.1%、Al:0.1%以下、余量的Fe以及不可避免的杂质;
将制得的所述板坯进行再加热;
将经所述再加热的板坯进行热轧;
以30%以上的压下率进行预轧制,以使R-bar值为1.08以上,并且表示屈服强度(YS)与拉伸强度(TS)之比的TS/YS满足TS/YS≤1.5;以及
进行热轧退火。
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