專利名稱：：一種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼，具體地說(shuō)，是涉及一種熱加工性和成形性優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼。
背景技術(shù)：
：目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的奧氏體不銹鋼，以300系和200系為主，例如AISI304和AISI201等奧氏體不銹鋼，然而這些奧氏體不銹鋼都含有較多的鎳，而大量鎳的添加導(dǎo)致了這些奧氏體不銹鋼原材料成本的提高，因此限制了這些鋼的應(yīng)用范圍和可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，包括AISI201和AISI301等，如表2所述，一般是采用了氮、錳代鎳的合金化方法，明顯降低了原材料成本，但由于奧氏體穩(wěn)定化元素鎳含量的降低，加之其它奧氏體穩(wěn)定化元素如錳、氮等含量不夠高，直接導(dǎo)致這些不銹鋼在室溫下變形時(shí)會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體。雖然變形過(guò)程中應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的出現(xiàn)會(huì)提高材料的強(qiáng)度和硬度，從而提高不銹鋼抵抗外力變形的能力，但由于馬氏體的出現(xiàn)卻會(huì)犧牲不銹鋼的成形性，尤其是經(jīng)過(guò)沖壓變形之后會(huì)出現(xiàn)延遲破裂，從而這些不銹鋼不適合作為沖壓制品用不銹鋼。在奧氏體不銹鋼領(lǐng)域中，在基于奧氏體不銹鋼不同服役條件下，為了降低成本而且提高奧氏體不銹鋼的室溫成形性和良好的熱加工性能，采用了不同的設(shè)計(jì)思路。尤其是近年來(lái)由于鎳價(jià)的高位運(yùn)行和劇烈波動(dòng)以及針對(duì)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體導(dǎo)致的延遲破裂現(xiàn)象，人們采用了在不銹鋼中進(jìn)一步降低鋼中鎳含量和進(jìn)一步添加奧氏體穩(wěn)定化元素錳和氮，并且為了提高不銹鋼的延性以及奧氏體的穩(wěn)定性而添加少量銅的合金化思路。如表1及表2所示是現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的相關(guān)文獻(xiàn)及其相應(yīng)的化學(xué)成分及特征。3<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1及表2中，公開號(hào)為CN1584098的專利申請(qǐng)描述了一種節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然采用了進(jìn)一步降低鎳含量(Ni《1.2%)，提高錳含量(8.5%《Mn《10.0%)的合金化方法，但由于并沒(méi)有考慮由于鎳含量的降低所帶來(lái)的熱加工難度，也就是熱加工的可制造性較差而不利于節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造。表1及表2中，專利ZL02152273.1和ZL200410047238.6描述了一種節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低鎳含量(1.0%《Ni《5.0%)，提高錳含量(7.5%《Mn《10.5%)的合金化方法，并且專利ZL02152273.1也考慮到添加微量B改善熱加工。但鎳含量依然較高，而且沒(méi)有考慮到Ca處理提高鋼液純凈度以及夾雜物改性可以避免成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼而改善不銹鋼成形性的作用。表1及表2中，專利ZL200610103367.1描述了一種節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低鎳含量(0.6%《Ni《1.3%)，提高錳含量(8.5%《Mn《12.0%)的合金化方法，并且也考慮到添加微量稀土元素鈰改善熱加工性。但是鋼中氮含量較低(N《0.15%)，而氮在不銹鋼中是強(qiáng)烈形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，氮含量的降低難以避免應(yīng)變馬氏體的出現(xiàn)，而且沒(méi)有考慮到Ca處理提高鋼液純凈度以及夾雜物改性可以避免成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼而改善不銹鋼成形性的作用，同時(shí)稀土元素在工業(yè)化大生產(chǎn)中難以加入而且收得率不穩(wěn)定而不利于工業(yè)化大生產(chǎn)的組織。表1及表2中，專利ZL99110134.0描述了一種節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低鎳含量(1.0%《Ni《4.0%)，提高錳含量(5.0%《Mn《11.0%)的合金化方法，并且也考慮到添加微量元素B和Ca處理，但該專利鎳含量依然較高而且該專利并沒(méi)有提及氮元素，使該專利的產(chǎn)品具有了良好的耐蝕性卻不具備良好的成形性。表1及表2中，專利ZL98117555.4描述了一種節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中將鎳含量降低到了極低含量(0.1%《Ni《2.0%)，但是錳含量(5.0%《Mn《9.0%)不是很高而且范圍過(guò)寬，會(huì)降低奧氏體的穩(wěn)定性，從而難以避免室溫變形過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)量應(yīng)變誘發(fā)馬氏體而降低不銹鋼的成形性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種熱加工性和室溫成形性優(yōu)良的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼及其制造方法。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比組成為0.05%《C《0.15%、Si<1.00%、9.00%<Mn<10.00%、14.00%《Cr《16.00%、0.50%《Ni<1.00%、0.15%<N《0.25%、1.50%<Cu《2.00%、10X10—4%《B《30X10—4%、1X10—4%《Ca《50X10—4%、P<0.030%、S<0.020%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。優(yōu)選地，在125(TC高溫時(shí)，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼其S-鐵素體體積分?jǐn)?shù)小于10%。優(yōu)選地，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼其奧氏體穩(wěn)定化溫度McU^rC)范圍為小于25t:，所述的奧氏體穩(wěn)定化溫度由下式確定Md3(l/5(I(°C)=551-462X(C%+N%)_9.2XSi%_8.lXMn%-29X(Ni%+Cu%)-613.8XCr%-18.5XMo%-68XNb%-1.42X(ASTM晶粒度No.-8.0)。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟經(jīng)電弧爐單煉法、電爐+A0D兩步法、電爐+A0D+V0D三步法冶煉或非真空感應(yīng)爐熔煉；對(duì)鋼液進(jìn)行Ca處理和B處理；連鑄或模鑄成鋼坯；鍛造或軋制；中間退火；酸洗。優(yōu)選地，Ca處理采用喂Ca-Si-Ba絲的方式當(dāng)鋼中Ca含量滿足1X10—4%《Ca《50X10—A^時(shí)，停止喂Ca-Si-Ba絲，鋼包底部進(jìn)行吹A(chǔ)r軟攪拌IO分鐘以上，軟攪拌完成后鋼液靜置10分鐘以上。更優(yōu)選，喂Ca-Si-Ba絲溫度為15201600°C。優(yōu)選地，在上述的鋼液靜置完成后進(jìn)行B合金化處理，以Fe-B絲的方式加入到鋼液中，當(dāng)鋼中B含量滿足10X10—4%《B《30X10—4%時(shí)，停止喂Fe-B絲。更優(yōu)選，喂Fe-B絲溫度為14801550°C。優(yōu)選地，在Ca處理和B處理后，微調(diào)溫度滿足連鑄或模鑄要求進(jìn)行鋼液的澆鑄，連鑄澆鑄溫度是14651490。C，模鑄澆鑄溫度是15201600°C。鋼液在測(cè)試固溶態(tài)機(jī)械性能時(shí)經(jīng)過(guò)固溶處理，優(yōu)選地固溶處理溫度為1040IIO(TC。鋼液在測(cè)試?yán)滠垜B(tài)或軋硬態(tài)機(jī)械性能時(shí)不經(jīng)過(guò)固溶處理。優(yōu)選地，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼的制造方法中，熱軋或熱鍛造的起始溫度范圍為11701250°C。優(yōu)選地，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼的制造方法中，中間退火溫度為1000IIO(TC。本發(fā)明通過(guò)降低鎳(鎳含量小于1.0%)含量，從而顯著節(jié)約了原料成本。但是由于鎳是不銹鋼中形成、穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體組織的元素，而且能夠提高不銹鋼的延性和成形性。當(dāng)鎳含量降低到0.51.Owt.%的情況下，一方面會(huì)縮小高溫奧氏體相區(qū)給熱塑性加工(熱軋、熱鍛)帶來(lái)困難，容易出現(xiàn)邊裂、表裂等邊部質(zhì)量和表面質(zhì)量缺陷；另外，由于鎳的降低會(huì)降低不銹鋼的延性和成形性，尤其是在沖壓過(guò)程中容易出現(xiàn)起皮、沙眼等缺陷，特別是節(jié)鎳奧氏體不銹鋼在沖壓過(guò)程容易出現(xiàn)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體而發(fā)生延遲破裂。成形過(guò)程中的起皮、沙眼等缺陷與不銹鋼的冶金質(zhì)量，也就是夾雜物數(shù)量、種類、大小、分布等因素強(qiáng)相關(guān)，而室溫成形過(guò)程中出現(xiàn)的延遲破裂是與室溫條件下奧氏體的穩(wěn)定性強(qiáng)相關(guān)，也就是與溫度Md^5。溫度強(qiáng)相關(guān)。針對(duì)以上事實(shí)，本發(fā)明采用理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式確定合金體系。首先采用理論方法設(shè)計(jì)出合金體系，也就是合理匹配不銹鋼中的各元素，尤其是奧氏體形成和穩(wěn)定化元素如碳、氮、錳、銅等元素，并通過(guò)磁性測(cè)量、金相組織檢驗(yàn)等試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的不銹鋼是否為奧氏體不銹鋼。隨之通過(guò)微合金化處理，也就是通過(guò)Ca處理提高鋼液的純凈度和夾雜物改性，并通過(guò)夾雜物形貌觀察驗(yàn)證Ca處理的效果。B處理提高本發(fā)明不銹鋼的熱塑性加工性能，并通過(guò)熱連軋方式軋制不銹鋼驗(yàn)證其熱塑性加工性能。按照不同壓下量對(duì)本發(fā)明的不銹鋼進(jìn)行室溫軋制，檢驗(yàn)不同壓下量誘發(fā)的馬氏體含量的測(cè)定界定奧氏體組織的室溫穩(wěn)定性并檢驗(yàn)軋制過(guò)程中是否出現(xiàn)起皮、沙眼等現(xiàn)象。特別表現(xiàn)在其奧氏體穩(wěn)定溫度Md3。/5。低于25°C，因而減輕乃至避免節(jié)鎳奧氏體不銹鋼成形過(guò)程中的延遲破裂現(xiàn)象。而且在125(TC高溫時(shí)，其S-鐵素體體積分?jǐn)?shù)小于10%，適合于熱連軋方式制造和制品用不銹鋼。因此，本發(fā)明的熱加工性和成形性優(yōu)良的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比組成為0.05%《C《0.15%、Si<1.00%、9.00%<Mn<10.00%、14.00%《Cr《16.00%、0.50%《Ni<1.00%、0.15%<N《0.25%、1.50%<Cu《2.00%、10X10—4%《B《30X10—4%、1X10—4%《Ca《50X10—4%、P<0.030%、S<0.020%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼在室溫下進(jìn)行30%真應(yīng)變的冷軋壓下時(shí)，所述節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中馬氏體含量小于50X，也就是本發(fā)明不銹鋼的McU/5。溫度低于25°C。具體地，本發(fā)明節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中C:0.05%《C《0.15%，碳是強(qiáng)烈形成、穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，在本發(fā)明節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中，由于鎳含量極低，碳對(duì)室溫下形成奧氏體組織起到重要作用。但是碳太高會(huì)降低不銹鋼的塑性，而且對(duì)不銹鋼的耐蝕性不利，碳太低會(huì)導(dǎo)致不銹鋼的奧氏體組織穩(wěn)定性不夠，所以碳要有適當(dāng)?shù)陌俜趾俊i:0.50%《Ni<1.00%，形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素。Mn:9.00%<Mn<10.00%，錳是比較弱的奧氏體形成元素，但在不銹鋼中是強(qiáng)烈的奧氏體組織穩(wěn)定元素，并能提高氮在鋼中的溶解度。在節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中，錳與鋼中碳、氮等元素發(fā)生復(fù)合作用，以部分取代鎳，并且確保不銹鋼在室溫下為奧氏體組織，同時(shí)也能顯著降低不銹鋼的Md^5。的溫度值。為了達(dá)到以上目的，錳含量必須大于9.0%。另外，由于錳含量大于10.0%時(shí)，錳元素的奧氏體化形成能力減弱，甚至于促進(jìn)鐵素體組織的形成，所以本發(fā)明的不銹鋼錳含量必須小于10.0%。Cu:1.50%<Cu《2.00%，在不銹鋼中添加銅可以提高延性和降低不銹鋼的加工硬化而提高不銹鋼的成形性。對(duì)于節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼而言，由于鎳含量極低，而銅是形成奧氏體的元素，為了確保不銹鋼室溫狀態(tài)下為奧氏體組織，所以本發(fā)明的不銹鋼中銅含量大于1.5%，但過(guò)量銅的添加會(huì)降低不銹鋼的熱加工性能，所以銅的上限為2.0%而確保不銹鋼具有良好的熱加工性能。Cr:14.00%《Cr《16.00%，鉻是不銹鋼中最重要的合金元素，可以確保鋼獲得不銹性和一定的耐蝕性，本發(fā)明中鉻的含量范圍，既能保證鋼具有良好的不銹耐蝕性，又能保證室溫下鋼為單相奧氏體組織。N:0.15%<N《0.25%，氮在不銹鋼中是非常強(qiáng)烈的形成、穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素。氮在不銹鋼中除了可以替代貴重資源，如鎳之外，而且在不明顯降低材料塑性和韌性的前提下可以明顯提高材料的強(qiáng)度。還可以提高不銹鋼的不銹性和耐蝕性以及延緩碳化物析出等。但是由于氮在不銹鋼中的溶解度有限，為了避免鋼在凝固過(guò)程中出現(xiàn)皮下氣泡，氮含量的確定必須與其它合金元素協(xié)調(diào)作用，以確保氮以固溶狀態(tài)存在，并且與其它合金元素復(fù)合作用確保不銹鋼在室溫下為單相奧氏體組織。另外，為了降低不銹鋼Md3。/5。的溫度值而避免變形過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)量應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，該發(fā)明中氮含量大于0.15%，小于等于CN101724790A說(shuō)明書7/16頁(yè)0.25%，同時(shí)也可以確保在125(TC高溫時(shí)，不銹鋼中S-鐵素體體積分?jǐn)?shù)小于10%，適合于熱連軋方式制造。Si:<1.00%，硅在不銹鋼中是形成鐵素體的合金元素，因此為了確保本發(fā)明的不銹鋼在室溫下為單相奧氏體組織，鋼中硅含量必須加以一定的限制。P:<0.030%，磷在不銹鋼中被視為有害元素，應(yīng)盡量控制得越低越好。S:S<0.020%，硫在不銹鋼中也被視為有害元素。尤其在本發(fā)明，鋼中錳含量高，需要嚴(yán)格控制硫的含量，越低越好。B:適量的硼加入到不銹鋼中，通過(guò)晶界強(qiáng)化可以改善不銹鋼的熱加工性能，尤其是對(duì)節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼而言，B的作用顯得更為重要，但過(guò)量的硼會(huì)生成低熔點(diǎn)的共晶相反而惡化熱加工性能，所以本發(fā)明中硼含量控制在1030ppm。Ca:由于Ca與0和S有很強(qiáng)的親和力，因此，冶金工作者長(zhǎng)期致力于采用Ca處理爐外精煉技術(shù)進(jìn)行脫0和脫S，可以迅速降低鋼中氧的活度，加快脫氧速度和降低鋼的總氧量。另外，由于節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的錳含量較高，鋼中易于生成MnS夾雜物，而MnS是一種低熔點(diǎn)夾雜物，在熱軋過(guò)程中會(huì)變成長(zhǎng)條狀而降低不銹鋼的力學(xué)性能。當(dāng)鋼進(jìn)行Ca處理脫氧之后生成的CaO利于脫S，脫S產(chǎn)物要么上浮去除而凈化鋼液或者殘留鋼中，殘留鋼中的夾雜物在鋼冷卻時(shí)，夾雜物中的S溶解度降低而以CaS析出，而CaS是高熔點(diǎn)球形夾雜物，在熱軋過(guò)程中不變形，析出的夾雜物的尺寸小而且呈彌散狀分布，由此而起到凈化鋼液和夾雜物改性的目的。但是由于Ca在鋼中的溶解度低而且蒸氣壓高，所以鋼液中加入的Ca含量不能過(guò)高，否則會(huì)降低不銹鋼的熱加工性能，所以本發(fā)明中Ca含量控制在150ppm。本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分配比是經(jīng)過(guò)合金熱力學(xué)計(jì)算的，如ThermoCalc熱力學(xué)計(jì)算軟件，首先計(jì)算出常壓下鋼液中氮的溶解度和固態(tài)時(shí)鋼中氮的固溶度，并結(jié)合鋼的鎳當(dāng)量和鉻當(dāng)量計(jì)算，設(shè)計(jì)出室溫下為奧氏體組織，而且?jiàn)W氏體的Md^5。的溫度值小于251:，其1(13。/5。(")的計(jì)算式為Md3(l/5(I(°C)=551-462X(C%+N%)_9.2XSi%-8.lXMn%-29X(Ni%+Cu%)-13.8XCr%-18.5XMo%-68XNb%-1.42X(ASTM晶粒度No.-8.0)根據(jù)以上計(jì)算公式，當(dāng)鋼中0.05%《C《0.15%、Si<1.00%、9.00%<Mn<10.00%、14.00%《Cr《16.00%、0.50%《Ni<1.00%、0.15%<N《0.25%、1.50%<Cu《2.00%、10X10—4%《B《30X10—4%、1X10—4%《Ca《50X10—4%、P<0.030%、S<0.020%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)時(shí)，本發(fā)明的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼應(yīng)變誘發(fā)馬氏體溫度的計(jì)算結(jié)果如圖l所示。從圖1中可以看出本發(fā)明的不銹鋼在產(chǎn)生真應(yīng)變30%，出現(xiàn)50%馬氏體的溫度Md3。/5。小于25t:，也就是說(shuō)在常溫下，本發(fā)明的不銹鋼受到軋制、撞擊等外力作用而發(fā)生變形時(shí)，本發(fā)明的不銹鋼生成的馬氏體含量較少，甚至于沒(méi)有，從而有利于提高不銹鋼的成形性和減輕乃至于避免延遲破裂的發(fā)生。本發(fā)明設(shè)計(jì)出的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼經(jīng)電爐、AOD、VOD三步法冶煉或電爐、AOD二步法冶煉或電爐或非真空感應(yīng)爐單煉后，經(jīng)過(guò)連續(xù)鑄造或模鑄鑄造成鋼坯；再經(jīng)過(guò)鍛造或軋制、固溶處理(測(cè)試固溶態(tài)機(jī)械性能時(shí)需經(jīng)過(guò)固溶處理，測(cè)試?yán)滠垜B(tài)機(jī)械性能時(shí)不需要固溶處理)、酸洗等工序制成不銹鋼板材、帶材和棒材等。本發(fā)明不銹鋼的制造過(guò)程，無(wú)論是感應(yīng)爐、電爐、A0D、VOD工序還是軋制、固溶處9理、酸洗等工序均為現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述。為了提高本發(fā)明不銹鋼的成形性和彌補(bǔ)鎳的降低而帶來(lái)的熱塑性加工的難度，本發(fā)明不銹鋼在連鑄或模鑄成鋼坯之前必須進(jìn)行Ca處理和B處理，通過(guò)Ca處理而提高鋼液的純凈度和夾雜物改性，通過(guò)B合金化處理提高了材料的熱加工性能。通過(guò)合理的合金體系設(shè)計(jì)和微合金處理方法提高了不銹鋼的成形性，避免了成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼等缺陷并減輕了延遲破裂現(xiàn)象，進(jìn)一步拓寬了節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的應(yīng)用范圍。Ca處理和B處理是在連鑄或模鑄用鋼包中進(jìn)行的。在對(duì)鋼液進(jìn)行Ca處理和B處理之前，鋼液已經(jīng)經(jīng)過(guò)還原處理，鋼中主要化學(xué)成分，如Cr、Mn、Ni、Cu、N、Si、P、S必須滿足本發(fā)明不銹鋼的要求范圍。然后進(jìn)行Ca處理，Ca處理是采用了喂Ca-Si-Ba絲的方式，最好喂絲溫度為15201600°C。根據(jù)溫度情況和鋼中的氧含量確定Ca-Si-Ba絲的加入量，只要鋼中Ca含量滿足1X10—4%《Ca《50X10—4%即停止喂Ca-Si-Ba絲。鋼包底部進(jìn)行吹A(chǔ)r軟攪拌10分鐘以上、軟攪拌完成后鋼液靜置IO分鐘以上。鋼液軟攪拌和靜置都是為了便于夾雜物的上浮和去除。靜置完成后進(jìn)行鋼液的B合金化處理，是以Fe-B絲的方式加入到鋼液中，最好喂絲溫度為14801550°C。根據(jù)溫度情況確定Fe-B絲的加入量，只要鋼中B含量滿足10X10—4%《B《30X10—4%即停止喂Fe-B絲。微調(diào)溫度滿足連鑄或模鑄要求便可以進(jìn)行鋼液的澆鑄了。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明奧氏體不銹鋼鋼中鎳含量極低，鎳含量小于1.0%，顯著降低了奧氏體不銹鋼的原材料成本。2)本發(fā)明的不銹鋼通過(guò)適量添加奧氏體形成元素，如碳、錳、氮、銅，一方面確保了室溫狀態(tài)下為單相奧氏體組織，另一方面也提高了奧氏體組織的穩(wěn)定性，使不銹鋼的Md^5。小于25°C，從而提高不銹鋼的成形性，減輕乃至于避免延遲破裂現(xiàn)象的發(fā)生。3)本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體通過(guò)添加適量的B，從而顯著改善了熱加工性能，適合于熱連軋機(jī)組進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，并確保本發(fā)明不銹鋼具有良好的邊部和表面質(zhì)量。4)本發(fā)明的奧氏體不銹鋼通過(guò)Ca處理提高了鋼液純凈度以及夾雜物改性，有助于避免成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮和沙眼等缺陷，從而顯著改善不銹鋼的成形性。下面進(jìn)一步結(jié)合實(shí)施例也就是試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明不銹鋼是一種具有良好成形性和熱加工性能的不銹鋼。圖1是本發(fā)明的合金體系奧氏體穩(wěn)定化溫度Md3。/5。(°C)的理論計(jì)算結(jié)果。圖2是實(shí)施例1和對(duì)比鋼冷軋壓下時(shí)磁性相體積分?jǐn)?shù)比較。圖3是實(shí)施例4制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼熱軋黑皮巻經(jīng)1070°C固溶處理后的金相組織照片。圖4是實(shí)施例5與對(duì)比鋼的夾雜物分析結(jié)果。圖5是實(shí)施例2制得的不銹鋼黑皮巻。具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。各個(gè)實(shí)施例中鋼的成分如表3所示。實(shí)施例1:采取電弧爐和A0D兩步法冶煉不銹鋼，在連鑄之前喂Ca-Si-Ba線和Fe_B線而實(shí)現(xiàn)Ca處理和B合金化處理，連鑄成板坯，熱軋制成3.00mm厚的熱軋巻板。經(jīng)過(guò)中間退火，中間退火溫度為100IIO(TC，然后分別測(cè)試退火后和不同冷軋壓下量時(shí)出現(xiàn)的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的體積分?jǐn)?shù)。其具體結(jié)果如表4所示。本實(shí)施例的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>[<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實(shí)施例2:采取電爐、A0D、VOD三步法冶煉不銹鋼。在進(jìn)行連鑄之前喂Ca-Si-Ba線和Fe-B線而實(shí)現(xiàn)Ca處理和B合金化處理，連鑄成板坯，熱軋制成3.OOmm厚的熱軋巻板。經(jīng)過(guò)中間退火、酸洗，然后進(jìn)行冷軋，測(cè)試所得節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼冷在經(jīng)過(guò)50%冷軋壓下量之后，本發(fā)明不銹鋼的冷軋板硬度的變化情況，其結(jié)果如表5所示。本實(shí)施例的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表3。表5實(shí)施例2與4%Ni節(jié)鎳奧氏體不銹鋼在不同冷軋壓下量時(shí)硬度對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實(shí)施例3:采取電弧爐單煉法冶煉不銹鋼，連鑄成板坯。在進(jìn)行連鑄之前喂Ca-Si-Ba線和Fe-B線而實(shí)現(xiàn)Ca處理和B合金化處理。然后從連鑄坯中心部位切取200mmX200mmX100mm的鑄坯，分別在IOO(TC，1050°C，IIO(TC，1150°C，1200°C，1250。C下各保溫30分鐘，隨之采用快速水冷的方式將高溫組織固定并用鐵素體儀測(cè)試高溫鐵素體的含量，其結(jié)果如表6所示。表6經(jīng)過(guò)高溫加熱后實(shí)施例3的高溫鐵素體含量<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實(shí)施例46采取非真空感應(yīng)爐冶煉不銹鋼，模鑄成錠。在進(jìn)行模鑄之前喂Ca-Si-Ba線和Fe_B線而實(shí)現(xiàn)Ca處理和B合金化處理。然后對(duì)鑄錠進(jìn)行機(jī)械車光測(cè)量鑄錠表面殘余鐵素體含量。隨后進(jìn)行鍛造和熱軋、固溶處理和酸洗，再次測(cè)量鐵素體含量，其結(jié)果如表7所示。對(duì)實(shí)施例4熱軋、固溶處理之后的不銹鋼進(jìn)行金相組織分析；實(shí)施例5與對(duì)比鋼進(jìn)行夾雜物對(duì)比分析；對(duì)實(shí)施例6制得的不銹鋼和對(duì)比鋼進(jìn)行了不同壓下量的冷軋，并測(cè)定了熱軋固溶退火態(tài)以及不同壓下量的軋硬態(tài)的室溫拉伸力學(xué)性能，包括室溫屈服強(qiáng)度(RpO.2)、室溫抗拉強(qiáng)度(Rm)、室溫延伸率(A50mm)以及室溫屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值(RpO.2/Rm)，其結(jié)果分別如表7、8和表9所示。表7實(shí)施例46的磁性相體積分?jǐn)?shù)測(cè)量結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表8實(shí)施例6制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的冷軋加工特性<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表9對(duì)比鋼制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的冷軋加工性能<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>從表4可以看出實(shí)施例l制得的不銹鋼在熱軋退火處理后，經(jīng)鐵素體儀測(cè)量實(shí)施例1制得的不銹鋼為無(wú)磁。表7可以看出實(shí)施例46制得的不銹鋼無(wú)論是鑄錠還是熱軋固溶處理后都為無(wú)磁不銹鋼。尤其是圖3給出的實(shí)施例4制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼熱軋黑皮巻經(jīng)107(TC固溶處理后的金相組織照片可以得出本發(fā)明制得的不銹鋼鋼在經(jīng)過(guò)固溶處理之后，其室溫狀態(tài)下為無(wú)磁，也就是說(shuō)本發(fā)明制得的不銹鋼是奧氏體不銹鋼。從表3、表4和圖2的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼實(shí)施例1經(jīng)不同壓下量冷軋后，出現(xiàn)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的體積分?jǐn)?shù)比4XNi的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼略少。說(shuō)明實(shí)施例1的室溫狀態(tài)下奧氏體穩(wěn)定性略好于4%Ni的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼。說(shuō)明采用本發(fā)明制得的奧氏體在明顯降低鎳含量的基礎(chǔ)上，其奧氏體穩(wěn)定性依然可以達(dá)到4%Ni的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼水準(zhǔn)。另外，在室溫狀態(tài)下進(jìn)行真應(yīng)變30%的壓下(壓下率25.92%)時(shí)，馬氏體體積分?jǐn)?shù)只有5%左右，即使是冷軋壓下率為52.83%時(shí)，馬氏體體積分?jǐn)?shù)也只有15.57%，說(shuō)明實(shí)施例1的McU^CC)溫度遠(yuǎn)低于室溫，有利于提高不銹鋼的成形性，尤其是可以減緩延遲破裂的發(fā)生率。從表3和表5的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼實(shí)施例2經(jīng)不同壓下量冷軋后，出現(xiàn)應(yīng)變誘發(fā)馬氏體硬化和加工硬化之后，實(shí)施例2的硬度高于4%Ni的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，說(shuō)明在進(jìn)行變形時(shí)，本發(fā)明需要更大的外力。從表3和表6的結(jié)果可以看出，實(shí)施例3經(jīng)過(guò)高溫保溫之后，在125(TC保溫30分鐘之后，其高溫鐵素體體積分?jǐn)?shù)只有3.2%，說(shuō)明實(shí)施例3具有良好的熱加工性能。表8和表9分別是實(shí)施例6和4.0%Ni節(jié)鎳奧氏體不銹鋼對(duì)比鋼的冷軋加工特性，檢測(cè)結(jié)果包括熱軋退火態(tài)和不同壓下量時(shí)的室溫屈服強(qiáng)度(RpO.2)、抗拉強(qiáng)度(Rm)、延伸率(A5。mm)和屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值(RpO.2/Rm)。從檢測(cè)結(jié)果可以看出本發(fā)明的實(shí)施例6需要經(jīng)過(guò)48.57%的冷軋壓下時(shí)，其屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值(RpO.2/Rm)才能達(dá)到89.6%。而4.0%Ni節(jié)鎳奧氏體不銹鋼對(duì)比鋼卻只需要經(jīng)過(guò)32.48%的冷軋壓下時(shí)，其屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值(Rp0.2/Rm)就已經(jīng)達(dá)到89.8%。說(shuō)明本發(fā)明制得的不銹鋼室溫加工性能好于4.0%Ni節(jié)鎳奧氏體不銹鋼對(duì)比鋼。另外，從實(shí)施例6和對(duì)比鋼在冷軋過(guò)程中的強(qiáng)度變化情況來(lái)看實(shí)施例6的強(qiáng)度要高于對(duì)比鋼，說(shuō)明本發(fā)明不銹鋼在冷軋過(guò)程中需要更大的外力。另外，從表8和表9的結(jié)果也可以看出本發(fā)明實(shí)施例6所制得的不銹鋼，與對(duì)比鋼相比在顯著降低鎳含量的情況下，其熱軋退火態(tài)室溫延伸率基本與對(duì)比鋼相當(dāng)，也再次證明采用本發(fā)明的合金化方法制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼具有良好的延伸和成形性能。圖4是本發(fā)明實(shí)施例5制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼與對(duì)比鋼的夾雜物分析結(jié)果。從圖4可以看出由于本發(fā)明采用了Ca處理方法，制得的不銹鋼的夾雜物以彌散狀球性?shī)A雜物為主而且數(shù)量比對(duì)比鋼少，而對(duì)比鋼以長(zhǎng)鏈狀?yuàn)A雜物居多而且尺寸較大，因此本發(fā)明通過(guò)Ca處理技術(shù)提高了鋼液的純凈度而且取得了夾雜物改性的效果，有利于本發(fā)明不銹鋼的冷加工性能的改善而且可以避免成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼等缺陷而改善成形性。圖5是本發(fā)明實(shí)施例2制得的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼經(jīng)過(guò)熱連軋機(jī)組熱軋之后得到的黑皮巻質(zhì)量信息，從黑皮巻的邊部質(zhì)量來(lái)看黑皮巻邊部無(wú)明顯的邊裂缺陷，而且黑皮巻表面也沒(méi)有氧化皮咬入等缺陷，說(shuō)明本發(fā)明制得的不銹鋼通過(guò)B合金化處理之后具有良好的熱連軋加工性能。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)Ca處理技術(shù)提高了鋼液的純凈度而且取得了夾雜物改性的效果，有利于本發(fā)明不銹鋼的冷加工性能的改善而且可以避免成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼的缺陷而改善成形性。本發(fā)明制得的不銹鋼經(jīng)過(guò)熱連軋軋制之后，制得的黑皮巻具有良好的邊部和表面質(zhì)量，具有良好的熱連軋加工性能。本發(fā)明的節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，在明顯降低鎳的前提下，也就是將鎳含量降低至0.51.Owt.X的范圍內(nèi)，其Md3。^rC)溫度點(diǎn)略低于4.0%Ni的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，有助于改善本發(fā)明不銹鋼的成形性和減少延遲破裂的發(fā)生率。另外，本發(fā)明制得的不銹鋼的室溫延伸率與4.0%Ni節(jié)鎳奧氏體不銹鋼相當(dāng)，也確保了本發(fā)明不銹鋼具有良好的延伸性和成形性。但是本發(fā)明不銹鋼的室溫狀態(tài)下加工時(shí)，其硬度較大，說(shuō)明變形時(shí)需要更大的外力。以上雖然通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特點(diǎn)進(jìn)行了較詳細(xì)的說(shuō)明，但不僅僅限于這些實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，還可以有更多其他等效的實(shí)施例。權(quán)利要求一種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比組成為0.05％≤C≤0.15％、Si＜1.00％、9.00％＜Mn＜10.00％、14.00％≤Cr≤16.00％、0.50％≤Ni＜1.00％、0.15％＜N≤0.25％、1.50％＜Cu≤2.00％、10×10-4％≤B≤30×10-4％、1×10-4％≤Ca≤50×10-4％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在于，在125(TC高溫時(shí)，其S-鐵素體體積分?jǐn)?shù)小于10%。3.權(quán)利要求1或2所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其特征在于，奧氏體穩(wěn)定化溫度Md30/50(°C)范圍為小于25t:。4.一種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟經(jīng)電弧爐單煉法、電爐+A0D兩步法、電爐+A0D+V0D三步法冶煉或非真空感應(yīng)爐熔煉；對(duì)鋼液進(jìn)行Ca處理和B處理；連鑄或模鑄成鋼坯；鍛造或軋制；中間退火；酸洗。5.如權(quán)利要求4所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，Ca處理采用喂Ca-Si-Ba絲的方式，當(dāng)鋼中Ca含量滿足1X10—4%《Ca《50X10—4%時(shí)停止喂Ca-Si-Ba絲，鋼包底部進(jìn)行吹A(chǔ)r軟攪拌10分鐘以上，軟攪拌完成后鋼液靜置10分鐘以上。6.如權(quán)利要求5所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，喂Ca-Si-Ba絲溫度為15201600°C。7.如權(quán)利要求5所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述靜置完成后進(jìn)行B合金化處理，以Fe-B絲的方式加入到鋼液中，當(dāng)鋼中B含量滿足10X10—4%《B《30X10—4%時(shí)，停止喂Fe-B絲。8.如權(quán)利要求7所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，喂Fe-B絲溫度為14801550°C。9.如權(quán)利要求48任一所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，在Ca處理和B處理后，微調(diào)溫度滿足連鑄或模鑄要求進(jìn)行鋼液的澆鑄，連鑄澆鑄溫度是14651490。C，模鑄澆鑄溫度是15201600°C。10.如權(quán)利要求48任一所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，測(cè)試固溶態(tài)機(jī)械性能時(shí)經(jīng)過(guò)固溶處理；測(cè)試?yán)滠垜B(tài)或軋硬態(tài)機(jī)械性能時(shí)不經(jīng)過(guò)固溶處理，固溶處理溫度為1040IIO(TC。11.如權(quán)利要求48任一所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于，中間退火溫度為1000IIO(TC。12.如權(quán)利要求48任一所述的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼制造方法，其特征在于，熱軋或熱鍛造的起始溫度范圍為11701250°C。全文摘要一種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比組成為0.05％≤C≤0.15％、Si＜1.00％、9.00％＜Mn＜10.00％、14.00％≤Cr≤16.00％、0.50％≤Ni＜1.00％、0.15％＜N≤0.25％、1.50％＜Cu≤2.00％、10×10-4％≤B≤30×10-4％、1×10-4％≤Ca≤50×10-4％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明的不銹鋼在進(jìn)一步降低貴重金屬鎳含量的前提下，通過(guò)B合金化處理提高了材料的熱加工性能，通過(guò)Ca處理而提高了鋼液的純凈度。通過(guò)合理的合金體系設(shè)計(jì)和微合金處理方法提高了不銹鋼的成形性，避免了成形過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼等缺陷并減輕了延遲破裂現(xiàn)象，進(jìn)一步拓寬了節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的應(yīng)用范圍。文檔編號(hào)C22C38/58GK101724790SQ20081020164公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2008年10月23日優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日發(fā)明者秦效華申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司