TW554053B - Austenitic stainless steel for cold forming possibly followed by machining - Google Patents

Austenitic stainless steel for cold forming possibly followed by machining Download PDF

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Description

A7 554053 B7____ 五、發明說明(丨) 本發明關於一種用於作冷鍛式之冷變形的沃斯田式不 鍵鋼。含有至少11%鉻的鋼稱爲不銹鋼,且對腐蝕有良好 抵抗力。此外該沃斯田式不銹鋼還含有鎳,這點給予它們 有利的應用性質,特別是冷轉變(transformation έ froid)的 性質。 這些沃斯田鋼中最常用的一種鋼,其組成如下: C <0.08%
Si< 1%
Mn<2% S <0.3% P< 0.045% 18% <Cr<20% 8% <Ni< 12% 它適合作冷轉變,但由於其冷鍛係數較高,由於冷鍛形成 麻田散鐵而造成相當的硬結作用(consolidation),因而其變 开多的範圍有限。 此外還有另一種習知之沃斯田式不銹鋼,其組成如下 C <0.12%
Si< 1% Μη <*2% S <〇.〇3% P < 0.045% 17% <Cr< 19% _____ ____4_____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 . 554053 A7 B7 五、發明說明(/) 10% <Ni< 13% 它對於由於較高鎳含量(這會減少冷锻的麻田散鐵的形成 )造成之可冷鍛性的問題提供了解決之道。然而,存在著 這種含量的鎳也會使鋼的延展性質受限,而且,由於鎳含 量禹’這種鋼也昂貴。 另一種有關之替代方案已被部分地找到,係藉增加組 成物中的銅達到。銅實際上一如鎳,其作用係限制冷锻之 麻田散鐵的形成。然而對於銅之應用,卻存在一個上限含 量,典型之値爲3.5%,此値不可超過,以避免在鋼作熱延 壓時有受熱損傷(brumre)的現象。然而這種高銅含量卻可 得到良好的變形能力,甚至使鎳含量總共減少到8%左右 。這種鋼的組成特別使用在不銹鋼之長形產品的冷軋製° 一種用於將沃斯田式不銹鋼之冷加工更改善一聲的廣 泛的一般觀念,係將錳加入該組成中,其作用之意義與鎮 或銅相同。許多文獻提議這種方式的解決之道。例如: --法專利FR 2229776申請一種如下組成的鋼: 3% <N< 15% 6% < Mn< 16% 10% <Cr<25%
Si>2% 這種鋼的好處係有關於對磨損的抵抗力。 一一美專利US 3,910,788揭示一種如下組成的鋼: l%<Si<2.5% 1.5% <Mn<5% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 衣紙張尺度4用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) A7 554053 ____B7 ___ 五、發明說明(6 ) <Cu<4% 6% < Ni< 9% <Cr< 19% n<0.03% c+N<〇.〇4% 這種鋼適用於冷轉變及用於板狀產品領域的冲壓,且對於 延遲破裂(rupture en diff0r6)有抵抗力。該組成物的鎳含量 較高’且該鋼含有不可忽視之量的矽,這點使得冷鍛係數 加大。 一一文獻日本專利特(公?開?)昭63-060051及特(公 ?開?)昭63-060050都提到如下那種鋼的組成: C<〇.15%
Si< 1.5% 0.5% <Mn<6% 17% <Cr<23% 10% <Ni< 15% 0.1% <Cu<3% 0.02% <N<0.35% 並含有以下元素Ti+Nb+V以作穩定化的作用。這種存在的 高碳及氮含量,使得高硬度會藉冷轉變很快地達到,這點 對冷軋的方面有很大阻礙。 ——文獻美專利us 3,753,693提到一種鋼的組成: 17%<Cr<19% 7% <Ni< 10% 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·. 554053 A7 _B7__ 五、發明說明( 11% < Mn< 13% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0.01% <N<0.07% CC0.06%
Si< 1%
Mo<2%
Cu< 1.5% 這種組成特別用於冷軋的應用,對於這些應用,由於其鎳 與錳含量很高,故冷鍛係數小。 雖然大槪在锻軋方面性能良好,但這種組成由於鎳與 絡的含量都高,並不具經濟效益。 ——文獻日專利特(公?開?)昭55-031 173提到如下的 組成的細微變化(nuance): CC0.02% 0.04% <N<0.1% --線 2.5% <Cu<4% 6% <Ni< 8% 17% <Cr< 19% 3% <Mo<4% S< 0.003% 在此文獻中,鎳的含量仍保持較高,且氮含量很高。這種 §岡用於製造不銹鋼的鉚釘與螺絲。 一-文獻美專利US 4,911,883關於一種用於冷轉變的不绣 、鋼,其組成如下: C<0.04% _ 7__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 554053 A7 ___B7__ 五、發明說明(< )
Si< 0.6% 6% <Ni< 8% 2.2% <Mn<3.8% 17% <Cr< 19% 2.5% <Cu<4% SCO.002% N<0.010% lit組成與前述者近似,特別是鎳含量仍保持夠高。 一 一文獻國際專利WO 00/26428關於一種組成,它包含: 0.025% <C<0.15% 4% <Mn< 12%
Si< 1% P<0.2% S<0A% 15.5% <Cr< 17.5% 1% <Ni<4% 0.25% <Mo< 1.5% 1.5% <Cu<4% W< 1%
Co< 1% 0.05% <N<0.3% 它遵守以下關係:Cr%+Mo% < 17.75% 且 Cr%+3.3Mo% + 13Ν%>20·5%。這種組成含有低Ni含量。 在同樣領域,在文獻日本專利特(開?公?)平12- __8_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - · A7 554053 B7_ _ 五、發明說明((,) OU579A發表了如下的組成: 0.05% <C<0.5% 6% < Mn< 15%
Si<0.5% SC0.03% 10% <Cr<20% 0.04% <Ni<0.3%
Mo< 3%
Cu<3% AKO.l% 0.05% <N<0.3% 其N+C的比例一如前面的文獻的組成中者,顯得較高。 總之,上述用於得到含錳的用於冷變形的沃斯田武不 0 秀鋼的成份的解決方案可以如下方式分類: --很連續的細微差別(分段)(nuance),用於很特定的 應用, 一 -高機械特性的氮與/或碳的細微差別, 一-較不連續的細微差別,鎳的位準仍保持很高,然而, 錳的位準較低,這點和傳統的細微差別分段相較並不 顯得有很明顯的進步,在應用的性質方面和在減低成 本方面都是一樣。 本發明的目的在於提供一種可在加工後用於冷變形的 沃斯田式不銹鋼,其特徵在於以下的重量組成: 碳 < 0.030% 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂: A7 554053 ________B7_ 五、發明說明(1 ) 0.3%〈矽 < 1% 5%〈錳 <9% 4.55%〈鎳<7% 15% < 鉻 < 18% 鉬 < 0 · 8 % 2%〈銅 <4% 0·02< 氮 < 0.060% 硫 < 0·01 % 磷 <0.03% 本發明的其他特徵在於: 一 一該組成物另外包含,硼,含量<50·10_4%, 一 一指數Md30,依以下關係定義:
Md30=551-462(C% +N% )-9.2Si% -20Mn% -13.7Cr% -29Ni%-29Cu%-18_5Mo% 小於·60 一-將固化之原始構造再加熱到1240°C後,肥粒鐵比例小 於10%,並滿足以下關係 肥粒鐵%=0·034Χ2+0·284Χ-0·347,其中: X=6.903[Creq-Nieq/1.029-6.998],其中 Creq=Cr % 且 Nieq=Ni%+20.04C%+21.31N%+0.46Cu%+0.08Mn% 以下的具體說明可使本發明更明瞭(但它並不限制本 發明的範圍於此)。本發明關於一種可在一道加工後作冷 變形的沃斯田式不銹鋼,其特徵在以下的重量組成: 碳 < 0.030% 〇.3%<矽<1% ___10 本紙張尺i適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公餐) ' ' A7 554053 ___B7___ 五、号务明說明(、;) 5% < 錳 < 9% 4.55% <鎳< 7% 15% <鉻< 18% 鉬 <0.8% 2%〈銅 <4% 0.02〈氮 < 0.060% 硫 <0.01% 磷 <0.03% 在此所提議的組成中,碳含量控制在小於0.030%,俾限制 冷鍛麻田散鐵的形成及硬化作用。基於相同理由,必須控 芾[1碳與氮含量之總量在低於0.07%的値。 氮的含量控制在0.02% <N< 0.060%的含量,且宜在 〇.02%<Ν<0·04%,以使沃斯田鐵穩定化,並確保熱肥粒 鐵(ferrite έ chaud)含量< 15%。事實上,爲了使熱轉變更 容易,我們務必要使該固化原始構造再加熱到1240°C後, 月巴粒鐵的比例小於10%,且呈以下關係: 肥粒鐵%=0.034乂2+0.284\-0.347,其中 X=6.903[Creq-Nieq/1.029-6.998],其中 Creq=Cr % 且 Nieq-Ni%+20.04C%+21.31N%+0.46Cu%+0.08Mn% 在依本發明的這種組成中,鎳含量已減少到4.55%〜7 %之間,且宜約5%。鎳含量的減少,係用錳含量補償, 猛含量在5%〜9%之間,且宜約8%。鉻的含量可確保良 好的耐腐蝕能力,它選設在15%〜18%之間。 銅出現在該組成中以使沃斯田鐵穩定化,其含量一如 _η__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
554053 A7 _____B7_____ 五、發明說明(丨) 前案所述,係限制在低於4%。此含量宜大於2%,俾使沃 其斤田鐵有較佳之穩定化作用。 硫含量限制在低於0.01%,且宜低於0.002%,以限 芾(1錳的硫化物形成,否則這些硫化物對於熱轉變作用及防 腐蝕抵抗力有不利影響。 其他元素如矽,係控制在含量小於1%,且宜小於0.3 %。此組成亦含有少於0.8%的鉬及少於0.030%的磷。 可能添加之硼的含量小於50.1(Τ4%,用以使熱轉變及 冷轉變較容易。 最後,該鋼要達到儘量低的Md30的値,且宜小於-60 ,Md30的値呈如下之關係:
Md30==551-462(C% +N% )-9.2Si% -20Mn% -13.7Cr% -29Ni%-29Cu%-18.5Mo% 在一實施例中,將一種本發明鋼1的組成與一種標準沃斯 田式參考鋼(鋼ref)作比較,其組成示於表1中: %c %Si %Mn %N1 %Cr %Mo %Cu %N %S Md30 %a 鋼1 0.023 0.36 8.1 5.1 15.0 0.30 3.3 0.035 0.001 -71.6 鋼ref 0.029 0.33 1.8 8.1 17.2 0.29 3.2 0.027 0.002 -59.3 在冷軋的領域中,本發明的鋼1的冷鍛性質比該標準 參考鋼更好。中斷十字形軋(frappe cruciforme interrompue) 顯示: 一-依本發明的鋼1不出現裂痕(fissuration), 12_ ___ 本紙張尺度I用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)~" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝
554053 A7 ____B7______ 五、發明說明(一) 一 -參考鋼在十字形的角處呈現開始延展性破裂。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在腐蝕的方面,本發明的鋼的耐腐餽抵抗性與304型 標準鋼相當。 在磁性、焊接與加工方面,本發明的鋼在退火(recuit) 狀態時呈非磁性的特性,而在冷锻狀態呈弱磁性,可焊接 个生相當於標準304型的鋼者,而可加工性與標準304型的 §岡相似。 本發明的鋼在商業上成本低廉,使用比鎳便宜的合金 元素,而且保留了在其製造時所有階段的操作的簡單性, 這點特別是由於在熱時的構造,以及其機械性質和一般生 產標準沃斯田不銹鋼時的製品相當所致。 其應用領域富有潛力,固著工業,例如螺絲類 (visserie)、螺栓類(boulonnerie)、冷鍛、螺紋桿(tige filet6e)、以及利用冷軋加工的所有特殊物件,例如造船元 件、汽車元件如固定、安全氣囊、支持及探棒元件,或大 系列連接用元件,例如電螺絲元件。 也可用到其他涉及主要方的冷轉變,在拉絲(fils tr6fil6s)及細絲領域例如用於過濾或濾網(cr6pine)者或在彈 賛領域以求良好性能及低成本。 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. A8B8C8D8 —--- 六、申請專h範圍 1·一種可在加工後用於冷變形的沃斯田式不錄鋼,其 特徵在:如以下之重量百分比組成: 碳 < 0.030% 〇.3%<矽< 1% 5%〈錳 <9% 4.55%<鎳<7% 15%< 鉻 < 18% 鉬 <0.8% 2%〈銅 <4% 0.02〈氮 < 0.060% 硫 < 0·01 % 磷 < 0.030%。 2. 如申請專利範圍第1項之鋼,其中: 另外含有低於50·1(Τ4%含量的硼。 3. 如申請專利範圍第1項之鋼,其中: 指數Md30〔其定義爲如下關係:Md30=551-462(C% +N%)-9.2Si%-20Mn%-13.7Cr%-29Ni%-29Cu%-18.5Mo% 〕小於-60。 4. 如申請專利範圍第1項之鋼,其中: 該固化之粗構造再加熱到1240°C後,肥粒鐵的比例小 於10%,滿足以下關係 % 肥粒鐵=0·034Χ2+0.284Χ-0.347 其中 X=6.903[CrecrNieq/l .029-6.998] 其中 Ci:eq=Cr% ___—-----1- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)
    554053 啟 C8 D8 六、申請專利範圍 Nieq=Ni % +20.04C % +21.31N % +0.46Cu % +0·08Μη%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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