專利名稱：：具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及不銹鋼冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：鐵素體不銹鋼是鉻系不銹鋼，其室溫組織為鐵素體，主要用于制造耐用裝飾品、家電和廚衛(wèi)制品等。與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體不銹鋼具有成本低(因?yàn)椴患渔嚮蚣尤牒苌俚逆嚨?、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，但其成型性較奧氏體差。為了提高鐵素體不銹鋼的成型性，通過(guò)降低鋼中的碳氮含量，同時(shí)加入一些合金元素如鈦和鈮來(lái)固定碳氮可以大大提高鋼板的成型性和耐蝕性，超純鐵素體不銹鋼的適用范圍相對(duì)于普通的鐵素體來(lái)說(shuō)更大，完全可以替代部分奧氏體不銹鋼。因此，人們針對(duì)鈦鈮等合金化穩(wěn)定的超純鐵素體不銹鋼做了不少研究工作，并已經(jīng)申報(bào)了一些專利。新日鐵公司中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N97190205.4公開(kāi)了一種低鉻(10.012.5Cr)超純鐵素體不銹鋼，依靠鈦鈮雙穩(wěn)定元素與碳、氮形成化合物，防止形成Cr23C6。專利CN0280464L2、JP10121205和CN98801478.5中在加鈦的基礎(chǔ)上分別采用加釩和鉬的方法。在日本專利JP2003138347中，不僅加鎳而且加入較高含量的鈦鈮。日新制鋼的專利CN200410046247.3中加入的鈮量很高(0.100.50%)，還加入鈦等其它合金。新曰鐵專利的低鉻超純鐵素體不銹鋼由于含鉻低耐蝕性較差，適用的場(chǎng)合有很大的局限性。在不銹鋼中為了提高耐蝕性加鉬是十分常見(jiàn)的，但鉬是貴重合金元素，加鉬會(huì)顯著地提高鋼的成本，如果不是必需的話，在鋼中盡量地的少加或不加。加釩的主要目的同加鈦和鈮一樣就是為了固定鋼中的碳、氮原子，鈦和鈮是強(qiáng)碳、氮化物的形成元素，但加鈮顯著提高了鋼的再結(jié)晶溫度，釩雖然既可以和碳又可以和氮形成化合物，但不如鈦和鈮的效果強(qiáng)。加鈮量如果太高，鋼的再結(jié)晶溫度提高。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼及其制造方法，通過(guò)對(duì)成分和工藝的改進(jìn)，制造出具有優(yōu)良的成型性和耐蝕性的鐵素體不銹鋼板。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼，其成分質(zhì)量百分比為CS0.015，SiSl.O，MnSl.O，PS0.050，SSO.Ol，AH3，Cr=1523，N二0馬0.015，Ti=0.050.30且Ti/(4C+3.43N)=25，Nb=0.0050.10，余量為Fe和為不可避免的雜質(zhì)。碳不高于0.015%。一般地，隨著含碳量提高，鋼的強(qiáng)度上升，成型性下降。碳可能與鉻反應(yīng)形成Cr23Q和Cr7C3，而且碳含量越高碳與鉻形成絡(luò)的碳化物的可能性也越大，鉻的碳化物的形成會(huì)在鋼中形成貧鉻區(qū)，使鋼的耐蝕性大大下降。避免形成這些化合物，要盡量降低鋼中的碳，同時(shí)還依賴加鈦和鈮等強(qiáng)碳化物形成元素。鈦和鈮的加入使碳優(yōu)先和鈦、鈮形成化合物，避免與鉻形成化合物。因此，鈦和鈮的加入量與鋼中的碳含量有關(guān)，碳含量越高，需加入的鈦和鈮量也越高，但是當(dāng)碳、鈦和鈮的含量提高時(shí)，鈦和鈮的碳化物形成溫度也相應(yīng)提高，這樣形成的化合物顆粒變得粗大，不僅提高合金成本而且形成的粗大顆粒會(huì)損害鋼板的成型性。氮氮和碳一樣也是一種間隙原子具有固溶強(qiáng)化作用，氮也是一種有益的元素。當(dāng)鋼中加入強(qiáng)氮化物形成元素如鈦和鈮時(shí)很容易形成鈦和鈮的化合物。為了完全固定氮，通常要加入過(guò)量的鈦和鈮等合金元素，氮含量越高需要的鈦和鈮也越高。但是，一方面會(huì)提高合金成本，另一方面當(dāng)?shù)秃辖鹪睾刻岣邥r(shí)，氮與鈦和鈮形成的化合物的溫度提高，形成的顆粒也會(huì)更加粗大，因此會(huì)損害鋼的延展性。鈦它是強(qiáng)碳、氮化合物的形成元素，過(guò)量的鈦能夠完全固定碳、氮原子，有利于提高成型性和耐蝕性。根據(jù)化學(xué)當(dāng)量計(jì)算，理論上要固定碳和氮所需要的鈦量等于4C+3.43N，實(shí)際上通常要添加過(guò)量的鈦才能完全固定碳和氮。因此，當(dāng)Ti-0.050.30。/。且Ti/(4C+3.43N)=25時(shí)，完全滿足了固定碳和氮的要求。如果加鈦量超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，過(guò)高的鈦不僅提高了生產(chǎn)成本而且會(huì)損害鋼板的表面質(zhì)量，含鈦超過(guò)0.30%的鋼在生產(chǎn)上難度較大。鈮鈮和鈦一樣起著穩(wěn)定碳和氮的作用，鈮也會(huì)固溶于基體中。通常在加鈮的超純鐵素體不銹鋼中，多采用單加鈮或鈮、鈦復(fù)合添加的方法。在復(fù)合添加鈮和鈦的鋼中，由于加入較多的鈮因此顯著地提高了鋼的再結(jié)晶溫度。本發(fā)明中，鈦和鈮都是強(qiáng)碳、氮化合物的形成元素，但相對(duì)而言，鈦的化合物析出溫度更高，因此一般鋼中的氮先于鈦結(jié)合形成氮化鈦，然后是碳和鈦以及鈮和氮的化合等。當(dāng)鋼中鈦含量較高時(shí)，碳氮主要與鈦化合，因此不需要加入過(guò)多的鈮，另一方面也可以降低鋼的再結(jié)晶溫度，另外加入微量的鈮有利于提高鋼的成型性特別是改善鋼的各向異性，而且也可以避免因加入過(guò)多的鈦而帶來(lái)生產(chǎn)上的麻煩。鈮的加入范圍為0.0050.10%。錳錳既是脫氧元素又是固溶強(qiáng)化元素，在本發(fā)明鋼中主要做為脫氧元素。錳含量提高會(huì)顯著提高鋼的強(qiáng)度，也會(huì)損害鋼的成型性，因此其含量控制在不大于1%的范圍之內(nèi)。鋁鋁是一種強(qiáng)脫氧元素。以鋁脫氧可以有效地降低鋼中的氧含量，這樣一方面減少了鋼中的氧化物夾雜，另一方面也減少了鈦與氧的反應(yīng)，提高了鈦合金的收得率。鋼中最高加入0.3%的鋁完全能夠滿足脫氧的要求，過(guò)多的鋁在鋼水澆鑄過(guò)程中容易發(fā)生水口堵塞。硅硅是主要作為脫氧劑加入到鋼中的，同時(shí)硅也是一種合金元素，起著固溶強(qiáng)化作用。在提高抗高溫氧化性能方面硅也有明顯的作用。但是，鋼中硅含量高延展性變差，因此從提高鐵素體不銹鋼的可加工性考慮，其含量控制在不大于1%的范圍之內(nèi)。磷磷是有害元素，因此根據(jù)生產(chǎn)控制水平盡量地降低。硫硫也是一種有害元素，硫化物在鋼中不僅會(huì)產(chǎn)生熱脆而且會(huì)降低鋼的耐蝕性，特別是對(duì)鋼的耐蝕性危害很大。通常硫的含量控制在低于0.01%以避免硫的有害作用范圍內(nèi)。鉻為了保證不銹鋼的耐蝕性，鉻含量控制在1523%，鉻含量過(guò)高時(shí)，一方面會(huì)明顯提高成本，另一方面會(huì)損害鋼的成型性。本發(fā)明具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟a)其成分質(zhì)量百分比為C^).015，S^1.0，Mr^l.0，P^0.050，S^).01，3，Cr=1523，N-0.0050.015，Ti=0.050.30且Ti/(4C+3.43N)=25，Nb=0.0050.10，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；b)按上述成分冶煉、鑄造成鋼坯；c)鋼坯加熱，加熱溫度10001250°C;d)熱軋，終軋溫度800。C以上；e)巻取，巻取溫度600800°C;f)酸洗、冷軋，鋼板經(jīng)酸洗后進(jìn)行冷軋；g)成品退火，退火溫度^106(TC。又，步驟d)熱軋后熱軋板退火，退火溫度700105(TC。另外，步驟f)冷軋過(guò)程中進(jìn)行中間退火，退火溫度^106(TC。鋼坯或連鑄坯在1000125(TC溫度范圍內(nèi)加熱，使鐵素體組織均勻化，保證鋼坯或連鑄坯有足夠的可延展性，另一方面鈦、鈮的化合物會(huì)部分溶解。在80(TC以上完成熱軋終軋，較高的終軋溫度會(huì)部分消除加工硬化。.熱軋后退火，在700105(TC較高的溫度范圍內(nèi)退火，使得熱軋后的組織基本上完成再結(jié)晶，完全消除加工硬化。冷軋板最終退火的目的是為了完成軋后組織的再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶織構(gòu)的充分發(fā)展，以獲得具有優(yōu)良成型性能的鋼板。退火溫度為不高于1060°C。冷軋中間退火的目的同最終退火一樣，是為了完成冷軋纖維組織的再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，并形成有利的再結(jié)晶織構(gòu)。經(jīng)過(guò)中間退火的鋼板在經(jīng)過(guò)二次冷軋和最終退火后，會(huì)形成更強(qiáng)的有利織構(gòu)，鋼板的成型性能會(huì)得到提咼°本發(fā)明采用加鈦和微鈮處理的方法，目的在于微鈮處理后鈮可以提高鋼的成型性能特別是改善鋼板沿對(duì)角線方向的性能，而一般來(lái)說(shuō)這個(gè)方向上的性能是最差的。同時(shí)微鈮處理不會(huì)造成鋼的再結(jié)晶溫度的顯著提高。微鈮處理鋼在工藝上具有與不加鈮鋼一樣的優(yōu)勢(shì)，在熱軋后可以省略熱軋退火工藝。本發(fā)明的有益效果7本發(fā)明通過(guò)對(duì)成分、方法的改進(jìn)，具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點(diǎn)，生產(chǎn)的鋼板具有良好的成型性和耐蝕性，能夠滿足家電和制品等的加工需要。具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)成分和工藝分別參見(jiàn)表2、表3:表2單位Wt,%<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>41150850650850。Cxl5h80最終退火105(TCx2min51000800600700。Cxl5h75最終退火950'Cx3min61150850700850。Cxl5h80最終退火1050'Cx2min71150■700850。Cxl5h80最終退火1050'Cx2min81100900720IOO(TCx2min75最終退火95(TCx3min表4實(shí)施例Rp0.2MPaMPaA50%n129543341.50.222.20228042039.00.222.25332046039.50.212.10431544040.50.231.952卯42538.80.221.75629543039.50.211.95728042539.00.222.00830043542.00.232.25按上述成分和工藝參數(shù)要求加工鋼板。在成品鋼板上取樣，拉伸試樣分別沿平行于軋向、垂直于軋向和呈對(duì)角線方向取樣。試樣按Jis5^n工，即標(biāo)距長(zhǎng)度為50mm。根據(jù)三個(gè)方向的拉伸性能計(jì)算其平均值，成品性能如表4。由表4可見(jiàn)，實(shí)施例成品樣板的延伸率均大于38%，r值大于等于1.7，具有良好的成型性，經(jīng)測(cè)試其耐點(diǎn)蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)的430，能夠滿足家電和制品等的深沖加工要求，而且具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點(diǎn)。本發(fā)明鋼具有優(yōu)良的成型性和耐蝕性，適用于制做耐用裝飾品、家電和廚衛(wèi)制品等，具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點(diǎn)。9權(quán)利要求1.具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼，其成分質(zhì)量百分比為C≤0.015，Si≤1.0，Mn≤1.0，P≤0.050，S≤0.01，Al≤0.3，Cr＝15～23，N＝0.005～0.015，Ti＝0.05～0.30且Ti/(4C+3.43N)＝2～5，Nb＝0.005～0.10，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼的制造方法，其包括如下步驟a)其成分質(zhì)量百分比為C復(fù)015，Si化0，Mn化O，P^).050，S幼.Ol，AH3，Cr=1523，N=0.0050.015,Ti=0.050.30且Ti/(4C+3.43N)=25，Nb=0.0050.10，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；b)按上述成分冶煉、鑄造成鋼坯；c)鋼坯加熱，加熱溫度10001250°C;d)熱軋，終軋溫度80(TC以上；e)巻取，巻取溫度600800°C;f)酸洗、冷軋，鋼板經(jīng)酸洗后進(jìn)行冷軋；g)成品退火，退火溫度^1060。C。3.如權(quán)利要求2所述的具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征是，步驟d)熱軋后退火，熱軋板經(jīng)過(guò)退火，退火溫度7001050°C。4.如權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征是，步驟f)冷軋過(guò)程中進(jìn)行中間退火，退火溫度^106(TC。全文摘要具有優(yōu)良成型性的鐵素體不銹鋼的制造方法，其包括如下步驟a)其成分質(zhì)量百分比為C≤0.015，Si≤1.0，Mn≤1.0，P≤0.050，S0.01，Al≤0.3，Cr＝15～23，N＝0.005～0.015，Ti＝0.05～0.30且Ti/(4C+3.43N)＝2～5，Nb＝0.005～0.10，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；b)按上述成分冶煉、鑄造成鋼坯；c)鋼坯加熱，加熱溫度1000～1250℃；d)熱軋，終軋溫度800℃以上；e)卷取，卷取溫度600～800℃；f)酸洗、冷軋，鋼板經(jīng)酸洗后進(jìn)行冷軋；g)成品退火，退火溫度均≤1060℃。本發(fā)明通過(guò)對(duì)成分、方法的改進(jìn)，具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點(diǎn)，生產(chǎn)的鋼板具有良好的成型性和耐蝕性，能夠滿足家電和制品等的加工需要。文檔編號(hào)C21D1/26GK101538683SQ20081003482公開(kāi)日2009年9月23日申請(qǐng)日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日發(fā)明者孫全社,戚國(guó)平,斌秦申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司