一种节镍奥氏体不锈钢及其制造方法转让专利
申请号 : CN200910045277.5
文献号 : CN101775560B
文献日 : 2012-09-26
发明人 : 林刚 , 沈继程 , 江来珠
申请人 : 宝山钢铁股份有限公司
摘要 :
本发明公开了一种节镍奥氏体不锈钢，化学成分重量百分配比为：C：≤0.1，Si：≤2.0，Mn：3.0～4.9，P：≤0.04，S：≤0.006，Cr：16.0～18.0，Ni：4.0～6.0，Cu：3.0～5.0，N：≤0.1，还添加有0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明在现有节镍奥氏体不锈钢基础上添加适量的Cu元素以得到优良塑性，同时再加入一种Ce或B元素以得到良好热加工性的不锈钢。本发明在保持原有低成本的基础上，适当提高了的冷加工成型性能和热加工性能。
权利要求 :
1.一种节镍奥氏体不锈钢，其特征在于化学成分重量百分配比为：0＜C≤0.1，0＜Si≤2.0，Mn：3.0～4.9，P：≤0.04，S：≤0.006，Cr：16.0～18.0，Ni：4.0～6.0，Cu：
3.0～5.0，0＜N≤0.1，还添加有0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种节镍奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：按如下重量百分配比进行冶炼：0＜C≤0.1，0＜Si≤2.0，Mn：3.0～4.9，P：≤0.04，S：≤0.006，Cr：16.0～18.0，Ni：
4.0～6.0，Cu：3.0～5.0，0＜N≤0.1，0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质；先将Cu和Ce或Cu和B作为配料加入到不锈钢的原料中进行冶炼，然后采用制造普通奥氏体不锈钢的方法来生产。
3.如权利要求2所述的节镍奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：不锈钢的冶炼采用真空感应炉、电炉-AOD双联冶炼或电炉-AOD-VOD。
4.如权利要求2或3所述的节镍奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：冶炼后模铸或连铸钢坯，热轧后退火处理，得到热轧产品。
5.如权利要求4所述的节镍奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：热轧后再冷轧，退火处理，抛光，得到冷轧产品。
说明书 :
一种节镍奥氏体不锈钢及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种奥氏体不锈钢的配方及其制造方法。
背景技术
[0002] 随着经济和人们生活水平的不断提高，对不锈钢的需求日渐增大。不锈钢需求的快速增长又刺激了不锈钢价格的波动，同时不锈钢的价格又直接受到镍价波动的剧烈影响。为了降低不锈钢的生产成本，同时为了缓解对镍的依赖，开发节镍低成本的新型产品已成为必然。
[0003] 对含镍较高的304系奥氏体不锈钢来说，镍是稀缺资源，且因其自身特性或作为合金元素添加的作用，镍必须要稳定、价格合理地供应，最好的解决手段之一就是省镍化。对成为省镍化对象的钢种，不用满足304钢种所有的特性，根据用途可进行适当地代替，从而实现省镍化目标。这样，不但可降低产品价格，还可为节约宝贵镍资源作出贡献。我国是不锈钢制品的主要生产国，据该行业协会统计我国生产的不锈钢制品占世界总产量的
67％，而304系列不锈钢冷板是该行业的主要用料品种。可见，针对制品等行业，开发节镍低成本的304系列不锈钢具有很大的市场发展空间。304J1不锈钢产品是节镍304系不锈钢的代表钢种，由于其价格较低且性能优良深受用户欢迎，在一些行业逐渐得到承认和应用，如制品行业，销售量不断扩大，利润十分可观。
67％，而304系列不锈钢冷板是该行业的主要用料品种。可见，针对制品等行业，开发节镍低成本的304系列不锈钢具有很大的市场发展空间。304J1不锈钢产品是节镍304系不锈钢的代表钢种，由于其价格较低且性能优良深受用户欢迎，在一些行业逐渐得到承认和应用，如制品行业，销售量不断扩大，利润十分可观。
[0004] 以铜代镍是低镍奥氏体不锈钢的发展方向之一。在奥氏体不锈钢中添加铜元素不但可以代替部分镍，以减少材料的成本；还可以适当提高塑性，使材料保持或超过原有钢种的冷加工成型性能。但铜的加入量不易过多，否则会明显降低材料的热加工性能，从而降低了成材率，反而使产品成本增加。因此，在合理选择铜的加入量的同时，还要考虑如何提高材料的热加工性能。而添加对热塑性有益的微量元素是有效手段之一，如Ce和B等元素，这些微量元素的添加既不会损害材料的其他性能，还可以有效地提高材料的热加工性能，且成本低廉。此外，添加适量的锰等奥氏体形成元素也可以起到节约镍的作用，但锰不易添加过多，否则会降低材料的塑性和耐蚀性能。
[0005] 表1列出了现有技术中的一些主要的含铜节镍奥氏体不锈钢的化学成分。其中，如日本专利公开号JP3224210是开发的一种含铜抗菌奥氏体不锈钢，可以看出其化学成分范围很宽，几乎包括了所有普通奥氏体不锈钢的成分，但其要求必须含有一定量的Al，还要求满足Ni当量≥20，这是与普通奥氏体不锈钢的区别之一。此外，该类抗菌不锈钢种需要增加特殊的热处理生产工艺，使具有抗菌性能的富铜相粒子从基体中析出，以使材料具有抗菌性能。可见这类钢种的制造工艺也与普通不锈钢不同。日本专利公开号JP2003119277也是一种奥氏体抗菌不锈钢，其Ni含量较高7～16％，表1中其他的钢种均含有较高的Mn。Mn含量较高时会影响材料的使用性能，如力学和耐腐蚀性能，且这些钢种中的Ni含量较低，会损失材料的冷加工性能。
[0006] 表1.以往含铜低镍体不锈钢的化学成分(wt％)
[0007]专利号 C Si Mn S P Cr Ni N Cu 其他
Al：0.1～5.0，
JP322421 0.5～
≤0.1 ≤2 ≤10 12～25 4～28 ≤1 Ni当量：
0 5
≥20
0.00 B：
0.005
JP200311 1 0.1～ 0.001 1～3. 0.001～0.01，
0.5～6 ～0.02 15～19 7～16
9277 ～0.0 1 ～0.03 5 Mo：0.1
5
3 ～2.5
CN12130 B：
≤0.1 ≤1 5～9 ≤0.01 ≤0.05 13～19 0.1～2 0.1～0.4 1～4
13 0.05～0.5
0.01 Ca：
CN12408 0.1～ 15～17.
～ 5～11 ≤0.02 ≤0.1 1～4 1～4 0.01～0.5，
39 1 5
0.08 B：＜0.05
0.04
CN19786 0.3～ 6.0～7. 3.5～5. 0.10～0. 1.2～
～ ≤0.03 ≤0.04 16～18
94 0.5 5 5 15 2
0.07
16.5～1
DE59315 ≤0.1 ≤1 6.4～8 2.5～5 ≤0.2 2～3
8T 5 7.5
0.03
CN17044 0.2～ 7.5～10 0.04～0.
～ 14～16 1～5 2～5
97 1.0 .5 25
0.12
Al：0.1～5.0，
JP322421 0.5～
≤0.1 ≤2 ≤10 12～25 4～28 ≤1 Ni当量：
0 5
≥20
0.00 B：
0.005
JP200311 1 0.1～ 0.001 1～3. 0.001～0.01，
0.5～6 ～0.02 15～19 7～16
9277 ～0.0 1 ～0.03 5 Mo：0.1
5
3 ～2.5
CN12130 B：
≤0.1 ≤1 5～9 ≤0.01 ≤0.05 13～19 0.1～2 0.1～0.4 1～4
13 0.05～0.5
0.01 Ca：
CN12408 0.1～ 15～17.
～ 5～11 ≤0.02 ≤0.1 1～4 1～4 0.01～0.5，
39 1 5
0.08 B：＜0.05
0.04
CN19786 0.3～ 6.0～7. 3.5～5. 0.10～0. 1.2～
～ ≤0.03 ≤0.04 16～18
94 0.5 5 5 15 2
0.07
16.5～1
DE59315 ≤0.1 ≤1 6.4～8 2.5～5 ≤0.2 2～3
8T 5 7.5
0.03
CN17044 0.2～ 7.5～10 0.04～0.
～ 14～16 1～5 2～5
97 1.0 .5 25
0.12
发明内容
[0008] 本发明的目的是通过提供一种节镍奥氏体不锈钢及其制造方法，在现有节镍奥氏体不锈钢基础上添加适量的Cu元素以得到优良塑性，同时再加入一种Ce或B元素以得到良好热加工性的不锈钢。本发明在保持原有低成本的基础上，适当提高了的冷加工成型性能和热加工性能。
[0009] 本发明实现上述目的的技术方案为：
[0010] 一种节镍奥氏体不锈钢，化学成分重量百分配比为：C：≤0.1，Si：≤2.0，Mn：3.0～4.9，P：≤0.04，S：≤0.006，Cr：16.0～18.0，Ni：4.0～6.0，Cu：3.0～5.0，N：
≤0.1，还添加有0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质。
≤0.1，还添加有0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011] 碳：是增加合金强度并节镍的元素，但不易过多，超过0.1％时会降低耐蚀性和塑性，最好在0.1％以下。
[0012] 硅：是作为脱氧剂加入的，加入过多，会使材料的强度升高、塑性下降。因此硅的加入控制在2.0％以下为好。
[0013] 锰：主要考虑到锰为奥氏体形成元素，可起到节镍的作用，还对热塑性起到一定的改善作用，但过多时会降低耐蚀性，应控制在3～4.9％范围内。
[0014] 磷、硫：出于热塑性和耐蚀性的考虑，这两个元素要尽量低些，应控制P≤0.04％、S≤0.006％。
[0015] 铬：改善耐蚀性的重要元素，低于16％时，耐蚀性较差，不能达到使用要求，但超过18％时会增大铁素体形成倾向，需要更多的奥氏体元素，从而使材料成本增加，最好控制在16～18％之间。
[0016] 镍：作为强烈地形成和扩大奥氏体区的元素，要根据其他元素的多少及冷加工成型性能来选择适当的添加量，达到控制组织目的。镍小于4.0％时不易保证奥氏体单相组织，但镍的价格较高，出于成本考虑应控制在6.0％以下。
[0017] 氮：可提高耐蚀性，还可节约镍，要求N≤0.1％是为了保证合金具有较低的强度和较好的冷加工成型性。
[0018] 铜：可以提高冷加工成型性、耐蚀性及耐磨性，还可节约镍，但过多时会降低钢的热加工性能，最好控制在3.0～5.0％。
[0019] 此外，添加一种Ce或B元素，可改善不锈钢的热塑性。但这些元素不能过多，否则会损坏合金的冷加工成型性和使用性能，最好控制Ce：0.04～0.1％，B：0.002～0.005％。
[0020] 一种节镍奥氏体不锈钢的制造方法，按如下重量百分配比进行冶炼：C：≤0.1，Si：≤2.0，Mn：3.0～4.9，P：≤0.04，S：≤0.006，Cr：16.0～18.0，Ni：4.0～6.0，Cu：3.0～5.0，N：≤0.1，0.04～0.1％的Ce或0.002～0.005％的B，其余为Fe和不可避免的杂质；先将Cu、Ce或B，或Ce、B的合金作为配料加入到不锈钢的原料中进行冶炼，然后采用制造普通奥氏体不锈钢的方法来生产。
[0021] 不锈钢的冶炼采用真空感应炉、电炉-AOD双联冶炼或电炉-AOD-VOD。
[0022] 冶炼后模铸或连铸钢坯，热轧后退火处理，得到热轧产品。
[0023] 热轧后再冷轧，退火处理，抛光，得到冷轧产品。
[0024] 本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：在保持原有节镍不锈钢低成本的基础上，适当提高了冷加工成型性能和热加工性能。其室温塑性好，耐腐蚀性能优良，制造工艺简单。
具体实施方式
[0025] 实施例的试验用奥氏体不锈钢化学成分见表2。其制造方法采用电炉-AOD冶炼不锈钢，连铸钢坯，热轧至6mm厚，初轧温度1200℃，终轧温度900℃，热轧板在1050℃固溶退火，冷轧至2mm厚，1050℃退火，酸洗。
[0026] 实施例1-4
[0027] 本实施例1-4和对比例1-5进行热轧试验后，发现对比例1热轧板的边部有裂纹出现，某些部位开裂较严重；而采用同样热轧工艺的实施例1-4的热轧板未发现裂纹，说明添加了硼和稀土等元素后钢的热塑性得到了明显提高。对比例2的热轧板也出现边部小裂现象，可见当Cu超过5％时，即使加入硼和稀土等元素后钢的热塑性仍然较差，不易达到热加工要求。对比例3和4热轧板的边部也出现了裂纹，说明硼和稀土等元素添加较少时钢的热塑性不能得到明显改善，不易达到热加工要求。
[0028] 对本实施例1-4不锈钢2mm厚冷轧板进行了力学性能检测，力学性能测试结果见表3。可以看出，本实施例1-4不锈钢的塑性均高于原有钢种水平，说明添加较多的铜后可以明显提高钢的塑性。按照不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法(国家标准：GB/T17897-1999)对本实施例1-4不锈钢进行耐腐蚀性能测试，检测结果见表4，显示本实施例的不锈钢与近似型号节镍型304J1不锈钢相比，耐蚀性相当。
[0029] 表2.化学成分
[0030]微量元
序号 标准牌号 C Si Mn P S Cr Ni N Cu
素
0.01 0.05
实施例1 0.041 0.51 3.0 0.002 17.2 5.5 3.1 B：0.003
6 1
0.01 0.03
实施例2 0.046 0.52 4.0 0.004 16.9 5.1 3.4 Ce：0.05
7 4
0.01 0.03
实施例3 0.044 0.57 4.7 0.002 17.2 4.4 4.5 B：0.004
9 2
0.01 0.03
实施例4 0.042 0.48 4.9 0.004 16.9 4.2 4.9 Ce：0.1
8 5
0.01 0.03
对比例1 0.043 0.50 4.1 0.003 16.9 5.2 3.6 -
9 1
0.02 0.03
对比例2 0.041 0.51 4.8 0.003 17.2 4.1 5.2 B：0.005
1 2
0.02 0.03
对比例3 0.043 0.50 4.7 0.003 17.1 5.1 3.7 B：0.001
2 5
0.02 0.03
对比例4 0.045 0.53 4.9 0.003 17.0 5.1 3.8 Ce：0.03
3 4
工业 0.03 0.01 2.2
对比例5 0.052 0.52 1.80 0.002 17.0 6.24
304J1 5 8 9
序号 标准牌号 C Si Mn P S Cr Ni N Cu
素
0.01 0.05
实施例1 0.041 0.51 3.0 0.002 17.2 5.5 3.1 B：0.003
6 1
0.01 0.03
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0.01 0.03
实施例3 0.044 0.57 4.7 0.002 17.2 4.4 4.5 B：0.004
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0.01 0.03
实施例4 0.042 0.48 4.9 0.004 16.9 4.2 4.9 Ce：0.1
8 5
0.01 0.03
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0.02 0.03
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1 2
0.02 0.03
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2 5
0.02 0.03
对比例4 0.045 0.53 4.9 0.003 17.0 5.1 3.8 Ce：0.03
3 4
工业 0.03 0.01 2.2
对比例5 0.052 0.52 1.80 0.002 17.0 6.24
304J1 5 8 9