CN1380150A - 一种加工性优良的软质不锈钢板 - Google Patents

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Abstract

一种新的软质不锈钢板具有被控制在－120至－10范围的奥氏体稳定性指数Md30和被控制在不小于30的堆垛层错成形性指数SFI,并且包含有Cu浓度控制在不大于1.0%的沉淀以使溶解Cu的浓度保持在1～5%。该不锈钢板优选地含有最高达0.06%的(C+N)、最高达2.0%的Si、最高达5%的Mn、15～20%的Cr、5～9%的Ni、1.0～4.0%的Cu、最高达0.003%的Al、最高达0.005%的S以及任选最高达0.5%的Ti、最高达0.5%的Nb、最高达0.5%的Zr、最高达0.5%的V、最高达3.0%的Mo、最高达0.03%的B、最高达0.02%的REM(稀土金属)以及最高达0.03%的Ca中的一种或多种。该不锈钢板通过多级深压延或压缩变形能被塑性变形成目的形状,即使在剧烈加工部分也没有裂纹。Md30(℃)=551－462(C+N)－9.2Si－8.1Mn－29(Ni+Cu)－13.7Cr－18.5MoSFI(mJ/m2)=2.2Ni+6Cu－1.1Cr－13Si－1.2Mn+32

Description

一种加工性优良的软质不锈钢板
技术领域
本发明涉及一种软质不锈钢板，该钢板可被成形成具有高尺寸精度，即使通过剧烈或多级深压延或冷锻也不发生开裂的目的形状。
背景技术
耐蚀性能优良的不锈钢已被推广至各种不同领域如在环境恶化情况下使用。例如图1所示的，一种经常暴露在湿润气氛中的液压泵部件，是通过将不锈钢板1剪切成预定尺寸，将剪切的板1压延并冲压，将冲压板1穿孔，展宽折边成形该穿孔板1，以便将穿孔部分2扩展成扩展边3而制得。
奥氏体不锈钢，如SUS304是加工性大大优于铁素体不锈钢的材料。但是，当奥氏体不锈钢通过如图1所示的剧烈加工被塑性变形成目的形状时，特别在扩展边3处经常产生细裂纹。
尽管本发明人探查并研究了能使奥氏体不锈钢成形成目的形状而没有细裂纹的加工条件，但仅通过控制加工条件不能完全抑制开裂。于是，本发明人探查了材料对产生细裂纹的作用，得出的结论是，设想开裂是由以下机制所引起的：
当观察一种通过加工奥氏体不锈钢板制得的产物时，经常检测到应变致马氏体。应变致马氏体的产生明显是在强烈形变部分，如扩展边3处。这样该应变致马氏体使不锈钢板1更硬。
当这种强烈形变部分进一步被加工(扩展)时，由于奥氏体晶粒和应变致马氏体之间抗形变性能的不同，工作应力集中在应变致马氏体的边界。工作应力的集中造成微裂纹的产生。这些微裂纹通过加工时导致的畸变被发展并被观察到呈细裂纹。
细裂纹显著地降低产品的商业价值，并且也对后续工序造成麻烦。也难于将这种有缺陷的部件设置在液压泵中。此外，细裂纹充当了腐蚀的起始部位，使得液压泵的寿命缩短。
在通过将不锈钢板冷锻成目的形状而制得的产品中也检测到了细裂纹。此外，对不锈钢性能，包括锻模寿命改进的要求，因剧烈的锻造条件的采用而变得逾来逾强烈。
发明内容
本发明目的在于提供一种软质奥氏体不锈钢板，该钢板被成形成目的形状时，即使通过剧烈或多级深压延、冷锻也没有任何开裂，并且耐腐蚀性能也是优良的。
由本发明新近所提出的一种软质奥氏体不锈钢板具有由式(1)所定义的，被调节在-120至-10范围的奥氏体稳定性指数Md30，由式(2)所定义的，被调节至其值不小于30(优选为35)的堆垛层错成形性指数SFI以及Cu沉淀浓度不大于1.0质量％，以使溶解在基质中的Cu含量保持在1.0～4.0质量％。Md30(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo...(1)SFI(mJ/m2)＝2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32...(2)
为了改进加工性，不小于70质量％的在基质中分散的非金属夹杂物优选是由含有不小于15质量％的SiO2和不大于40质量％的Al2O3的MnO-SiO2-Al2O3组成。此外，为了制造即使通过多级深压延也不产生任何开裂的产品，由通过拉力试验所检测到的真实应力-真实应变曲线的倾角所规定的加工硬化指数n和通过单轴拉力试验所检测到的延伸率E1优选的是分别被调节至0.40～0.55和不小于50％。
对于用作冷锻的产品，通过在由以应变速度0.01/秒压缩试验所得到的真实应力-真实应变曲线中真实应变为1时调节真实应力不大于1200Mpa改进钢板的冷可锻性。
新近提出的奥氏体不锈钢板优选是由最高达0.06质量％的(C+N)、最高达2.0质量％的Si、最高达5质量％的Mn、15～20质量％的Cr、5～9质量％的Ni、1～5质量％的Cu、最高达0.003质量％的Al及余量除不可避免的杂质外主要是铁所组成。该奥氏体不锈钢板还可含有最高达0.5质量％的Ti、最高达0.5质量％的Nb、最高达0.5质量％的Zr、最高达0.5质量％的V、最高达3.0质量％的Mo、最高达0.03质量％的B、最高达0.02质量％的REM(稀土金属)以及最高达0.03质量％的Ca中的至少一种。
附图说明
图1是说明制造泵部件的一种方法的示意图。
图2是表明各种元素对17Cr-12Ni-0.8Mn不锈钢屈服强度影响的曲线图。
图3是表明各种元素对17Cr-12Ni-0.8Mn不锈钢抗拉强度影响的曲线图。
图4是穿孔部分由压延至扩展的流程图。
图5是表明奥氏体稳定性指数Md30对穿孔边最大硬度的影响的曲线图。
图6是表明堆垛层错成形性指数SFI对穿孔边最大硬度的影响的曲线图。
图7是表明奥氏体稳定性指数Md30对穿孔边扩展率的影响的曲线图。
图8是表明堆垛层错成形性指数SFI对穿孔边扩展率的影响的曲线图。
图9是说明实施例4中所得冷锻产品的截面视图。
具体实施方式
本发明人推测，由于产生了应变致马氏体以及奥氏体晶粒和应变致马氏体之间抗形变性能的不同造成了在将奥氏体不锈钢成形时产生开裂。根据这样的推测，本发明人已探查和检验了机械性能对产生应变致马氏体的作用。
由于在加工时产生的应力和在奥氏体相中分散的不同沉积物应力的集中，奥氏体相向应变致马氏体的转变被奥氏体相晶格的形变所加速。
通过合金化设计将由式(1)所定义的奥氏体稳定性指数Md30保持在-120至-10的范围，优选为-90至-20，抑制了应变致马氏体的产生。然而，仅通过使奥氏体相稳定，特别是在制造具有强烈形变产品的方法中，加工时的开裂和硬化都不能完全被抑制。这就是说，剩余的奥氏体相也被加工时产生的应变所硬化。通过增加在f.c.c.结构的奥氏体相中的位错，影响这种情况加工硬化的性能，并且通过产生堆垛层错确定加工硬化的程度。
可通过由上述式(2)所定义的堆垛层错成形性指数SFI指示出产生堆垛层错的可能性。当堆垛层错成形性指数SFI小时，即使通过小的能量也能加快堆垛层错的产生，并且通过堆垛层错抑制了位错的扩散。结果，在基质中积聚了位错，而奥氏体不锈钢板被加工硬化。通过在基质中溶解铜显著地提高了堆垛层错成形性指数SFI。在这方面，合金化元素铜不仅是一种代替Ni节省钢成本的可供选择的添加剂，而且也是一种在剧烈或多级深压延或冷锻时改进成形性和降低加工硬化的有效元素。
奥氏体稳定性指数Md30和堆垛层错成形性指数SFI可通过一种奥氏体不锈钢的合金化设计适当地被调节。最重要的是将基质中溶解铜的比例保持在1.0～4.0质量％。如在ISIJ International，Vol.34(1994)，No.9，P762～772中所报导的表明各种元素对17Cr-12Ni-0.8Mn不锈钢的屈服强度和抗拉强度影响的图2和图3中所指出的，在这样比例溶解的铜显著地降低0.2％屈服强度和抗拉强度。
铜对软化处理的作用大于Ni。根据本发明人对铜作用的研究，溶解的铜对软质化不锈钢产生巨大影响，而铜沉积物，如ε-Cu多少会降低不锈钢的加工性。通过用透射电子显微镜(TEM)观察试样的EDX分析检测基质或沉积物中铜的浓度。
通过控制在制备不锈钢带或板时的轧制和热处理条件可将溶解铜调节到适当的比例。例如，通过将热或冷轧带在1000℃或更高温度退火保证了适当的溶解铜的比例。就1000℃或更高温度将带加热来说，没有任何的加热时间限制。
通过将奥氏体稳定性指数Md30保持在-120至-10范围可抑制应变致马氏体的产生而通过将堆垛层错成形性指数SFI保持在不小于30的值可抑制堆垛层错的发生。此外，通过将溶解铜保持在1.0～4.0质量％的范围可抑制产生应变致导氏体所造成的硬化以及还有位错积聚引起的奥氏体相硬化。因此，奥氏体不锈钢板可被塑性变形成目的形状而不降低加工性和软质性。
由于通过降低环境温度或提高加工速度几乎不影响向应变致马氏体的转变性能，奥氏体稳定性指数Md30不大于-20保证了在稳定的加工条件下使奥氏体不锈钢板成形成目的形状。另一方面，将奥氏体稳定性指数Md30调节至不小于-90，由于不必添加太多奥氏体构成物，如昂贵的Ni，可有利地节省钢的成本。
0.40～0.55范围的加工硬化指数n和不小于50％的延伸率E1也有助于制造无裂纹产品的剧烈或多级深压延方法。通过控制在制造不锈钢带时的轧制和热处理条件可将加工硬化指数n和延伸率E1调节到合适的水平。
按真实应力-真实应变曲线的倾角算出加工硬化指数n，该曲线是使用沿与轧制方向垂直的横向方向切下不锈钢板并形成JISZ2201所规定的13B样品的试样的抗拉试验数据得到的。通过相同的抗拉试验检测延伸率E1，其中拉伸试样直至破裂，将破裂的块接合在一起以测量在标志部位之间距离的延伸。
此外，通过在由应变速度为0.01/秒压缩试验得到的真实应力-真实应变曲线上真实应变1.0时调节真实应力至不大于1200Mpa的程度，不锈钢板在压力加工时轻易地被塑性变形。这样的调节对金属模的寿命也有效。因此，可以经济的成本制造冷锻产品。
加工硬化指数n为0.40～0.55范围和延伸率E1不小于50％的软不锈钢板将加工时导致的应变缓冲成塑性变形(即金属流动)。此外，由于抗产生应变致马氏体和发生堆垛层错的合金化设计，在二次操作时保持了奥氏体不锈钢本身的软性。从而，不锈钢板可被用于图1所示的液压泵部件，也可用于由剧烈多级深冲制得的发动机或传感器外壳，以及由减厚深冲制得的灯等的盖。
还可通过将基质中沉积的非金属夹杂物转化成软质MnO-SiO2-Al2O3改进奥氏体不锈钢板的加工性。通过将不小于70质量％的非金属夹杂物转化成含有不小于15质量％的SiO2和不大于40质量％的Al2O3的MnO-SiO2-Al2O3，明显地指出了非金属夹杂物对加工性的作用。
通过在真空或非氧化气氛中在有碱性渣存在时用含有小于1质量％的Al的Si合金使钢水脱氧从而生成MnO-SiO2-Al2O3夹杂物。该MnO-SiO2-Al2O3夹杂物，与普通精炼方法生成的含有大于40质量％的Al2O3的硬锰尖晶石(MnO-Al2O3)不同，随加工时奥氏体不锈钢的塑性变形而延伸，因此它不能充当引发开裂的部位。
新近所提出的奥氏体不锈钢板优选是含有最高达0.06质量％的(C+N)、最高达2.0质量％的Si、最高达5质量％的Mn、15～20质量％的Cr、5～9质量％的Ni、1.0～4.0质量％的Cu、最高达0.003质量％的Al和最高达0.005质量％的S。该奥氏体不锈钢板还可含有最高达0.5质量％的Ti、最高达0.5质量％的Nb、最高达0.5质量％的Zr、最高达0.5质量％的V、最高达3.0质量％的Mo、最高达0.03质量％的B、最高达0.02质量％的REM(稀土金属)以及最高达0.03质量％的Ca中的至少一种或多种。
尽管上述组成本身已经由日本第263905/1997号专利申请的申请人提出，但通过合适地调节奥氏体稳定性指数Md30和堆垛层错成形性指数SFI，提供了一种新的成形性良好的奥氏体不锈钢板。该新的奥氏体不锈钢板可被成形成目的形状而没有任何由产生应变致马氏体或奥氏体相硬化所造成的裂纹，从而能制造耐腐性能和尺寸精度良好的产品。
由以下的说明这些合金化元素的作用将变得显而易见。
(C+N)最高达0.06质量％
当增加C和N的含量时，由于固溶硬化该奥氏体不锈钢板提高其0.2％屈服强度和硬度。C和N不利地硬化应变致马氏体，并且对深压延、展宽折边成形性、二次操作成形性和压缩变形性造成有害影响。过量添加C也会在展宽折边成形时产生严重应变的部分产生断裂(所谓“应力腐蚀裂纹”)。通过将C和N的总比例控制到0.06质量％或更低可抑制由C和N引起的缺陷。
Si最高达2.0质量％
Si是一种在炼钢时来自添加至钢水中脱氧剂的合金化元素。过量添加Si至大于2.0质量％使奥氏体不锈钢板硬化，加快加工硬化，并降低二次操作成形性。为了将堆垛层错成形性指数SFI提高到35或更高的对抑制加工硬化有效的值，Si含量优选被控制在不大于1.2质量％(更优选为不大于0.8质量％)。
在Si含量超过1.2质量％的区域，奥氏体不锈钢板尽管其加工性略为降低，但抗应力腐蚀断裂性能改进。为了良好地使抗应力腐蚀断裂性能与二次操作成形性平衡，保持堆垛层错成形性指数SFI在不小于30值的合金化设计即使在该场合也是有效的。
Mn最高达5质量％
当Mn含量增加时，几乎不产生应变致马氏体，并且0.2％屈服强度、加工硬化程度和抗压缩变形性能被降低。然而，过量添加Mn至大于5质量％加速损害炼钢时的耐火材料并且会产生加工时充当开裂部位的含Mn夹杂物。
15～20质量％的Cr
Cr是一种改进耐腐蚀性能的基本元素，并且在Cr含量不小于15质量％时明显地表明了其对耐腐蚀性能的作用。Ni的共存增强了Cr对耐腐蚀性能的作用。但是，当Cr含量增加时，使奥氏体不锈钢板更硬，并且不利地降低其二次操作成形性、深压延性、展宽折边成形性和压缩变形性。这一方面，Cr含量的上限被确定为20质量％。
5～9质量％的Ni
Ni是一种在有Cr共存时改进耐腐蚀性能，如耐点状腐蚀性能有效的合金化元素。在5质量％或更高时明显地表明了Ni对耐腐蚀性能的作用。当Ni含量增加时，由于抑制了由产生应变致马氏体造成的加工硬化，奥氏体不锈钢被软化并改进了二次操作成形性、深冲性、展宽折边成形性或压缩变形性。然而，由于过量添加昂贵的Ni提高钢的成本，考虑到与钢成本相符的对加工性的作用，Ni含量的上限被确定为9质量％。
1.0～4.0质量％的Cu
Cu是一种抑制由产生应变致马氏体引起的加工硬化，软质化奥氏体不锈钢板并改进二次操作成形性、深冲性、展宽折边成形性和压缩变形性的合金化元素。在Cu含量不小于1.0质量％时，典型地表明了这些作用。Cu溶解在钢基质中对实现这些作用优选，但当含Cu的沉淀增加时，多少会降低加工性。通过控制轧制和热处理的条件可合适地抑制含Cu沉淀的比例。由于Cu是一种奥氏体构成物，当Cu含量增加时可在更宽的范围内选择Ni含量。例如，添加Cu比例为2.0质量％或更高时可以减少Ni含量的下限至接近5质量％。然而，过量添加Cu至大于4.0质量％对奥氏体不锈钢板的热加工性造成有害影响。
Al最高达0.003质量％
为了将在钢基质中沉淀的非金属夹杂物转化成软质的和可延伸的MnO-SiO2-Al2O3，Al含量被控制在不大于0.003质量％的值。当Al含量超过0.003质量％时，易于产生会加工时充当引发开裂部位的硬Al2O3簇。
S最高达0.005质量％
当S含量超过0.005质量％时，可降低在热轧工序中奥氏体不锈钢板的热加工性。S也对二次操作成形性、深压延性、展宽折边成形性和压缩变形性造成有害影响。当S含量增加时，由于加速了钢基质中MnS夹杂物的分散，故也降低耐腐蚀性能。为了降低充当在扩展成穿孔部分的加工步骤中引发断裂部位的A型夹杂物，特别是MnS，S含量优选地被控制在不大于0.03质量％的值。
Ti、Nb、Zr和V各为0～0.5质量％
Ti、Nb、Zr和V是通过将固溶硬化元素，如C和N固定抑制奥氏体不锈钢板硬化，导致改进二次操作成形性、深冲性、展宽折边成形性和压缩变形性的任选元素。这些元素的作用在0.5质量％时达到饱和。为了将非金属夹杂物转化成软质MnO-SiO2-Al2O3，优选将每个元素的下限确定为0.01质量％。
0～3.0质量％的Mo
Mo也是一种改进耐腐蚀性能的任选合金化元素。但是，过量添加Mo造成硬度和抗压缩变形性能增加，因此Mo含量的上限将被确定为3质量％。
B也是一种改进热加工性以抑制热轧时开裂的任选合金化元素。但是，过量添加B多少会降低热加工性，因此B含量的上限被确定为0.03质量％。
0～0.2质量％的REM(稀土金属)
REM也是一种与B相同的对改进热加工性有效的任选合金化元素。REM的作用在0.02质量％时达到饱和，而过量添加REM造成奥氏体不锈钢板的硬化和不良加工性。为了将非金属夹杂物转化成软质MnO-SiO2-Al2O3，REM的上限优选为0.005质量％。
0～0.03质量％的Ca
Ca也是一种对改进热加工性有效的任选合金化元素。Ca对热加工性的作用在0.03质量％时达到饱和，而过量添加Ca至大于0.03质量％造成奥氏体不锈钢的不良光洁度。为了将非金属夹杂物转化成软质MnO-SiO2-Al2O3，Ca的上限优选为0.005质量％。
实施例1
将具有表1所示组成的各种不锈钢精炼，连铸成扁钢坯，并在抽出温度为1230℃下热轧至厚度为3mm。在1150℃将该热轧的钢带退火1分钟，酸洗，然后冷轧至厚度为0.4mm。而后，在1050℃将冷轧钢带退火1分钟，并且再次酸洗。
以这一方式制得的各种冷轧钢带具有表2所示的机械性能。
由各种不锈钢板剪切出直径74mm的坯料，并使用具有3mm冲头半径的直径为33mm的圆柱形冲床和具有3mm模具半径的直径为35mm的冲模，以坯料保持压力1吨压延成7mm高度。而后如图4所示，在压延的坯料中心形成直径为10mm的开口，并随后使用具有3mm冲头半径的直径为33mm的圆柱形冲床的具有3mm模具半径的直径为35mm的球形冲模在粘度为60mm2/S(40℃时)的润滑油存在时使开口边2扩展。
而后，测量穿孔边2的硬度，并通过测得硬度的最大值计算由穿孔引起的坯料硬化。
为了定量地评价展宽折边成形性，通过将其中的冲头冲延直至发生开裂使穿孔边2扩展，测量开裂发生时开口的直径，并按照式：ERcri＝(R1-R0)/R0×100计算临界扩展率ERcri(％)，其中R0是开口的起始直径，而R1是开裂发生时开口的直径。
结果示于表3。要理解到，扩展边2的最大硬度对钢A仅为310HV或对钢B仅为308HV(本发明实施例)，而对钢C至E(比较例)则最大硬度显著地升高至360HV或更高的值。直至边2的扩展率对钢A超过70％，对钢B超过69％，在扩展边2上未检测到裂纹。反之，即使当以相当低的扩展率加工钢C至E中任一种时，在扩展边2处发生裂纹。
示于表3的结果证明了由于通过深压延和穿孔使钢板更硬，极限扩展率大为降低。极限膨胀率的降低意味着将扩展边所规定的开口限制到小直径。
而后，本发明人研究并检验了奥氏体稳定性指数Md30对加工硬化以与作用以及堆垛层错成形性指数SFI对延伸率的作用。对于这些研究和检验，制备各种不同的不锈钢板，它们的奥氏体稳定性指数Md30和堆垛层错成形性指数SFI通过增加或减少根据钢A组成的各种合金化元素而改变。
将由各种不锈钢板剪切的坯料在与上述相同的条件下深冲、穿孔和扩展。探查了与奥氏体稳定性指数Md30和堆垛层错成形性指数SFI有关的扩展边2的最大硬度和极限扩展率。
结果示于图5至图8。可理解到，当奥氏体稳定性指数Md30被控制在-120至-10，而堆垛层错成形性指数SFI被控制在不小于30时，达到高于60％的较大扩展率，同时抑制扩展边2的最大硬度的增加达不大于350HV的水平。
考虑到这些结果，将具有奥氏体稳定性指数Md30为-37.8和堆垛层错成形性指数SFI为43.2的不锈钢板(属于表1中的钢A)在与上述相同条件下压延至7mm高度，以直径26mm穿孔并内缘翻边以使穿孔边2扩展至直径33mm。
以这一方式加工1000块坯料，在扩展边3处没有发生开裂。从而，这些坯料可良好地用作装置在液压泵中的部件。另一方面，在相同条件下加工由具有奥氏体稳定性指数Md30大于-10和堆垛层错成形性指数SFI小于30中的一种或是两者的不锈钢板剪切的坯料时，必然在扩展边3处发生开裂。
实施例2
将具有表5所示组成的各种不锈钢精炼，连铸成扁钢坯，在抽出温度为1230℃下热轧至3mm厚度。热轧后，将钢带在1150℃退火1分钟，酸洗并冷轧至厚度为0.4mm。而后，在1050℃下将该冷轧钢带最终退火1分钟而后再次酸洗。
通过显微镜观察由各种钢带剪切下的坯料，并通过EPMA分析测量基质中沉淀的非金属夹杂物的SiO2和Al2O3浓度。结果和奥氏体稳定性指数Md30和堆垛层错成形性指数SFI一起示于表6。在TEM视场中通过EDX分析测得的沉淀中铜浓度也示于表6。另一方面表7示出了各种不锈钢板的机械性能。
由各种不锈钢板剪切出直径为74mm的坯料，使用具有3mm冲头半径的直径为33mm的圆柱冲床和具有3mm模具半径的直径为35mm的冲模以抑皱压力1吨压延至7mm高度。如图1所示，将压延的坯料穿孔使其在中心底部具有26mm直径的开口，并随后使用具有3mm冲头半径的直径为33mm的圆柱冲床和具有3mm模具半径的直径为35mm的冲模在有具有60mm2/S粘度(40℃时)的润滑油存在时使其内缘翻进以使穿孔部分2扩展。
根据在扩展边3处发生的开裂观察各个块料以研究其加工性。
此外，在将35℃的5％NaCl溶液连续向各个坯料喷射1000小时后，通过光学显微镜观察各个坯料的表面以测量在30个位点处麻点腐蚀的深度。根据在测得值中麻点腐蚀的最大深度评价耐点状腐蚀性能。
结果示于表8。可理解到，由于1～3号钢被成形成目的形状而不发生开裂并且麻点腐蚀的最大深度被抑制为小于0.1mm，所以1～3号钢是适于通过剧烈多级深压延方法制备的泵部件的材料。
另一方面，含有大于0.06质量％(C+N)的4号钢制得的泵部件，尽管其耐点腐蚀性能足够，但具有在扩展边3处发生断面收缩的缺陷。含有更多(C+N)的5号钢制得的泵部件在扩展边3处包含有许多裂纹，并且还在扩展后20小时发生应力腐蚀裂纹。如由大于0.1mm麻点腐蚀的最大深度所显示出，5号钢耐点状腐蚀性能不良。
含有小于16质量％Cr的6号钢制得的泵部件展宽折边成形性良好，但如由大于0.1mm麻点腐蚀的最大深度所显示出的，其耐点状腐蚀性能不良。当含有大于20质量％Cr的7号钢被成形成泵部件时，在由展宽折边成形所扩展的边3处产生许多裂纹。
含有大于0.005质量％S的8号钢耐点状腐蚀性能良好，但由于在由展宽折边成形扩展的边3处产生断面收缩，不能被成形成泵部件。9号钢由于与8号钢相同的有缺陷成形，根本不能成形成泵部件，并且如由大于0.1mm麻点腐蚀的最大深度所显示出，其耐点状腐蚀性能不良。
其它含有一种或多种以本发明所限定的比例的Mo、V、Al、Ti、Nb、Zr、V、Ca和REM的10号钢和12～19号钢中的任一种展宽折边成形性和耐点状腐蚀性能两者均优良，因此可被成形成泵部件而在膨胀边3处不产生任何裂纹。然而，当含有大于3质量％Mo的11号钢被成形成泵部件时，在由展宽折边成形扩展的边3处检测到发生开裂。
实施例3
将具有表9中所示组成的各种不锈钢精炼，连铸成扁钢坯，在抽出温度为1230℃下热轧至5mm厚度。将热轧钢带在1100℃退火1分钟后，将其酸洗。
从各个不锈钢板取外径为3.0mm和高度4mm的柱状试验块试样。为了探查压缩变形时真实应变与真实应力的关系，在应变速度0.01/秒时沿柱的轴向方向压缩该试验块。
表10示出了在各试验块的高度与原来高度相比减少60％时的时间周期下真实应变为1时的真实应力的值。可理解到，本发明的钢A和B显示出抗形变性能(由真实应力所表示)小于1200Mpa，而各种比较钢C至E的抗形变性能显著大于1200Mpa。比较钢F的试验块在真实应变达到1.0之前在其边上开裂，并且其变形性恶化。
实施例4
将具有表9所示组成的各种不锈钢精炼，连铸成扁钢坯，并在抽出温度为1230℃下热轧至厚度为5mm。在1100℃将每个热轧钢带退火1分钟，酸洗并随后冷轧至厚度为2mm。在1050℃将冷轧钢带退火1分钟而后酸洗。
从各个退火的冷轧钢带取很多宽度1m长度2m的试验块试样，并继续加压至具有如图9所示不平整截面的形状。在对1000个试验块重复加压后，测量试验块凸面部分的高度以评价变形性。试验结果与奥氏体稳定性指数Md30、展宽折边成形性指数SFI和在各种不锈钢基质中溶解Cu的比例一起示于表11。
从表11可理解到，由具有奥氏体稳定性指数Md30范围为-120至-10、展宽折边成形性指数由不小于30和溶解Cu比例不小于1.0质量％的本发明钢A和B制得的冷锻产品，即使在重复加压1000次后，在凸面部分的高度为1mm或更高。这样的高度与预定高度相比为80％或更高。
另一方面，由具有奥氏体稳定性指数Md30大于-10和展宽折边成形性指数低于30的比较钢C，具有展宽折边成形性指数低于30的比较钢D和具有含Cu比例大于1.0质量％沉淀结构的比较钢E制得的冷锻产品，在1000次加压后凸面部分低于1mm。这样较低的高度与预定高度相比为小于80％的值。高度降低意味着金属模的显著磨损，并证明金属模的寿命短。当由比较钢F取试验块试样时，从压力加工开始在凸面部分产生裂纹，不能被压制成目的形状。
由本发明新近所提出的软质不锈钢板，由于如上所述抑制应变致马氏体的产生和奥氏体相硬化的合金化设计，即使以大加工比被塑性变形既不会有形变应变的局部聚集也不会有由应变致马氏体的产生和奥氏体相的硬化引起的硬度增加。结果，该不锈钢板可被成形成具有足够延伸率的目的形状，而缺陷，如裂纹即使在剧烈或多级深压延时也被抑制。该不锈钢板，由于降低了抗压缩变形性能，在对金属模的损坏很小的情况下也可以被冷锻成目的形状。表1  实施例1中所用的奥氏体不锈钢组成
钢种                                       合金化元素(质量％) Md30 SFI   溶解Cu(质量％)     注
C Si Mn Ni Cr S Cu Mo N
 A  0.014     0.37   1.69     7.91   16.90     0.001     3.20     0.10     0.021     -37.8   43.2   2.9 本发明实施例
 B  0.014     0.33   1.47     12.02   17.03     0.003     1.93     0.07     0.012     -114.7   45.2   1.8 本发明实施例
 C  0.047     0.46   0.90     8.70   18.20     0.015     0.20     0.78     0.029     -17.5    25.3    0.2 SUS304
 D  0.005     0.22   1.15     9.53   18.84     0.013     0.05     --     0.013      -4.6    28.3    0.1 比较例
 E  0.020     1.44   2.03     6.99   15.90     0.004     1.95     --     0.028   -22.0    20.4    1.7 比较例
Md30(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5MoSFI(mJ/m2)＝2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32下划线符号为超过本发明所限定的范围表2  不锈钢板的机械性能
钢种   0.2％屈服强度(MPa)   抗拉强度(MPa)   维氏硬度(HV)   延伸率*(％)
   A     220     511     111     55
   B     222     502     109     52
   C     274     637     160     57
   D     339     631     154     46
   E     288     626     130     55
*：由单轴抗拉试验测得的值表3  相应钢种的穿孔边最大硬度和极限膨胀率
    钢种 穿孔边最大硬度(HV)   极限膨胀率(％)
    A     310     70
    B     308     69
    C     362     52
    D     381     47
    E     390     43
表4：Md30和SFI值对发生开裂的影响
Md30 SFI     穿孔后              扩展后 有缺陷的产品数(块/1000)
穿孔边的最大硬度(HV) 扩展边的最大硬度(HV) 存在裂纹
    -38     43     310     357     无     0
    -28     21     361     441     有     113
    -18     20     381     446     有     204
    -2     32     392     453     有     831
    -5     38     390     452     有     797
    -88     42     302     351     无     0
    -93     29     294     350     有     76
    -42     41     315     363     无     0
    -37     29     357     438     有     37
表5  实施例2中所用的不锈钢组成
  钢号                                           合金化元素(质量％)
    C     Si    Mn     Ni     Cr     S    Cu     N     Al 其它元素
  1   0.010   0.32   1.58   7.96   17.01   0.001   3.19   0.010   0.0013   --
  2   0.020   0.60   0.56   8.91   18.21   0.003   2.12   0.020   0.0016   --
  3   0.030   0.45   1.44   8.20   18.45   0.002   2.86   0.028   0.0026   --
  4   0.040   0.44   1.44   8.31   17.81   0.001   1.95   0.022   0.0024   --
  5   0.052   0.29   1.21   7.31   18.46   0.001   2.03   0.040   0.0022   --
  6   0.012   0.95   3.12   8.20   14.60   0.002   2.85   0.010   0.0010   --
  7   0.020   0.50   0.51   9.12   21.51   0.002   2.21   0.020   0.0013   --
  8   0.010   0.41   1.31   8.19   18.43   0.006   2.01   0.010   0.0011   --
  9   0.020   0.55   1.12   8.74   18.31   0.008   1.99   0.011   0.0019   --
  10   0.020   0.44   0.65   7.42   18.33   0.001   2.23   0.020   0.0014   Mo：2.55
  11   0.013   0.59   0.55   7.91   16.41   0.003   1.95   0.022   0.0008   Mo：3.02
  12   0.010   0.50   0.70   7.21   17.63   0.002   4.21   0.010   0.0012   B：0.008
  13   0.035   0.61   4.02   8.61   18.25   0.001   2.85   0.012   0.0010   --
  14   0.008   0.42   2.01   7.93   17.98   0.002   3.05   0.002   0.0018   Ti：0.002
  15   0.011   0.83   1.12   6.32   18.93   0.001   4.33   0.008   0.0015   Nb：0.22
  16   0.020   0.48   0.89   8.96   18.12   0.002   1.78   0.015   0.0017   Zr：0.003
  17   0.010   0.22   4.21   6.78   17.12   0.003   2.96   0.020   0.0025   V：0.004
  18   0.021   0.35   2.12   8.81   19.12   0.001   2.33   0.018   0.0026   Ca：0.001
  19   0.018   0.65   1.58   6.92   19.52   0.001   3.35   0.011   0.0012   REM：0.001
表6  各种不锈钢的Md30、SFI和夹杂物
钢号 Md30 SFI             非金属夹杂物 沉淀中Cu的浓度(质量％)
   SiO2浓度(质量％)   Al2O3浓度(质量％)
    1     -30.4     43.9     93     5     0.1
    2     -46.9     35.8     77     8     0.3
    3     -65.1     39.3     65     21     0.1
    4     -34.9     34.9     31     32     0.2
    5     -27.7     34.7     45     29     0.5
    6     -13.6     35.0     60     5     0.1
    7     -99.5     34.6     52     18     0.1
    8     -20.9     34.9     17     5     0.3
    9     -39.5     34.5     33     21     0.1
    10     -54.9     35.0     25     13     0.1
    11     -41.7     34.7     85     5     0.1
    12     -41.2     46.4     96     2     0.8
    13     -91.3     35.2     98     1     0.3
    14     -38.5     40.1     61     12     0.4
    15     -42.7     38.9     74     13     0.7
    16     -36.5     35.2     82     14     0.2
    17     -16.0     37.9     65     31     0.2
    18     -72.4     37.2     42     28     0.1
    19     -46.4     35.5     33     11     0.2
表7 各种不锈钢的机械性能
   钢号  0.2％屈服强度(Mpa) 抗拉强度(Mpa)  维氏硬度(HV)  延伸率E1*(％)   加工硬化指数n
   1     195     489     112     64     0.40
   2     203     512     123     63     0.48
   3     225     530     108     65     0.44
   4     264     652     151     61     0.52
   5     288     671     158     59     0.51
   6     210     514     131     63     0.41
   7     291     675     165     61     0.43
   8     203     531     118     58     0.41
   9     201     525     121     53     0.49
   10     281     551     158     56     0.51
   11     295     581     171     61     0.42
   12     216     498     131     65     0.43
   13     222     501     125     66     0.40
   14     198     533     121     65     0.41
   15     234     541     126     61     0.46
   16     241     581     131     68     0.44
   17     218     602     138     62     0.42
   18     205     591     118     59     0.40
   19     198     570     113     58     0.41
*由单轴抗拉试验测得的值表8  各种钢的加工性和耐点状腐蚀性能
钢号 扩展边的状况   麻点腐蚀的最大深度(mm) 综合评价
    1   良好     0.02     ○
    2   良好     0.03     ○
    3   良好     0.02     ○
    4   断面收缩     0.07     ×
    5   应力腐蚀裂纹     0.12     ×
    6   良好     0.22     ×
    7   开裂     0.03     ×
    8   断面收缩     0.06     ×
    9   断面收缩     0.15     ×
    10   良好     0.03     ○
    11   断面收缩     0.04     ×
    12   良好     0.02     ○
    13   良好     0.05     ○
    14   良好     0.01     ○
    15   良好     0.01     ○
    16   良好     0.02     ○
    17   良好     0.04     ○
    18   良好     0.06     ○
    19   良好     0.06     ○
表9 实施例3中所用的奥氏体不锈钢组成
 钢种                                          合金化元素(质量％) Md30 SFI     溶解的Cu(质量％)
    C     Si   Mn   Ni   Cr   S     Cu     Mo   N
  A   0.014   0.37   1.69   7.93   16.90   0.001     3.2     0.1   0.021   -38.4   43.2     2.9
  B   0.020   1.01   1.32   7.52   17.10   0.003     2.6     0.2   0.033   -24.9   30.6     1.9
  C   0.042   0.52   0.90   8.10   18.20   0.004     0.2     0.1   0.032    12.8    23.2      0.2
  D   0.005   0.61   1.82   9.12   19.11   0.008     0.1     0.2   0.013   -10.6    21.5      0.1
E 0.018 0.52 1.44 9.21 18.21 0.004 2.9 0.2 0.028 -91.1 41.1 1.8
F 0.014 0.33 1.47 8.98 18.50 0.002 4.8 0.2 0.018 -135.3 54.1 3.9
Md30(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5MoSFI(mJ/m2)＝2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32下划线符号为超过本发明所限定的范围表10  不锈钢的压缩变形性
 钢种  真实应力(Mpa)   压缩变形性评价      注
  A     1045   良好 本发明实施例
  B     1035   良好
  C     1456   差 比较例
  D     1376   差
  E     1429   差
  F     (不可检测)   差(在压缩结束前开裂)
表11 Md30、SFI和溶解Cu对冷锻产品形状的影响
钢种 奥氏体稳定性指数Md30 展宽折边成形性指数SFI  溶解Cu(质量％)                1000次加压后冷锻产品的形状
凸面部分高度(mm) 与预定高度的比例(％)     判定
  A     -38     43     2.9     1.24     99     ○
  B     -25     31     1.9     1.22     98     ○
  C      13      23      0.2     0.76     61     ×
D -11 22 0.1 0.83 66 ×
  E     -91     41     1.8     0.82     66     ×
F -135 54 3.9 从压力加工开始时开裂 ×

Claims (6)

1.一种加工性和冷锻性优良的软质不锈钢板，所述钢板具有由式(1)所定义的、被调节在-120至-10范围内的奥氏体稳定性指数Md30，由式(2)所定义的、被调节至不小于30的值的堆垛层错成形性指数SFI以及Cu沉淀浓度不大于1.0质量％以使溶解在基质中的Cu含量保持在1.0～4.0质量％：Md30(℃)＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo...(1)SFI(mJ/m2)＝2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32...(2)。
2.根据权利要求1所述的软质不锈钢板，所述钢板由最高达0.06质量％的(C+N)、最高达2.0质量％的Si、最高达5质量％的Mn、15～20质量％的Cr、5～9质量％的Ni、1.0～4.0质量％的Cu、最高达0.003质量％的Al、最高达0.005质量％的S及余量除不可避免的杂质外主要是铁所组成。
3.根据权利要求2所述的软质不锈钢板，所述钢板另外还含有最高达0.5质量％的Ti、最高达0.5质量％的Nb、最高达0.5质量％的Zr、最高达0.5质量％的V、最高达3.0质量％的Mo、最高达0.03质量％的B、最高达0.02质量％的REM以及最高达0.03质量％的Ca中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的软质不锈钢板，其中70％或更多的在基质中沉淀的非金属夹杂物为含有不小于15质量％的SiO2和不大于40质量％Al2O3的MnO-SiO2-Al2O3。
5.根据权利要求1所述的软质不锈钢板，所述钢板具有范围为0.40～0.55的相应于由抗拉试验检测到的真实应力-真实应变曲线倾角的加工硬化指数n以及不小于50％的由单轴抗拉试验检测得的延伸率E1。
6.根据权利要求1所述的软质不锈钢板，所述钢板具有的真实应力在真实应力-真实应变曲线中当真实应变为1.0时为1200MPa或更小，所述曲线由压缩试验于应变速度为0.01/秒时得到。
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