專利名稱：：一種奧氏體不銹鋼及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，尤其屬于作為火車、客車、軌道交通車輛等車體用的高強度奧氏體系不銹鋼及其制造方法。
背景技術：
：用作火車客車和軌道交通車輛的材料主要有碳鋼、鋁合金和不銹鋼。隨著減輕車重和降低綜合壽命周期成本的呼聲越來越強，不銹鋼用作車體材料表現(xiàn)出越來越多的優(yōu)越性。用作車體的不銹鋼材料應具有高強度、高耐蝕性，板型平直度好，加工性能優(yōu)良和防火等特點。目前國內外火車客車和軌道車輛采用的不銹鋼材料多為奧氏體不銹鋼Crl7Ni7型，日本標準為SUS301L，歐洲標準為EN1.4318，化學成分范圍如表1所示。在車輛中最大使用量產品的抗拉強度和延伸率如表2所示。為了此性能指標，往往通過調質處理即施以20%左右的壓下量使之發(fā)生馬氏體轉變來提高強度。表l車輛用奧氏體不銹鋼的化學成分標準牌號CSiMnPSCrNiN曰本SUS301L《0.03《1.00《2.0《0.045《0.03016.0018.006.008.00《0.20歐標1.43L8《0.03《1.00《2.0《0.045《0.01516.5018.506.008.000.100.20中國00Crl7Ni7《0.03《1.00《2.0《0.040《0.03016.0018.006.008.00《0.20表2車輛用高強度奧氏體不銹鋼的抗拉強度范圍和延伸率抗拉強度Mpa延伸率％最小值最大值9301140》20在韓國專利KR960006021B、太鋼發(fā)表文獻《鐵道車輛用不銹鋼00Crl7Ni73冷軋板開發(fā)》和日本文獻《車輛用低碳不銹鋼的機械性能和可焊性》中均表明車輛用高強度奧氏體不銹鋼的生產工藝如圖l所示。上述工藝流程的工序多，給生產組織帶來很大的困難，生產周期長。當化學成分波動時為了使其達到其強度等級，需要不斷調整冷軋壓下量。因此，車輛用奧氏體不銹鋼的生產往往需要耗費較高的工序成本和工時成本。另外，經19%25%左右冷軋壓下量冷軋后的奧氏體不銹鋼基體中含有20%22%的馬氏體，馬氏體降低了鋼的塑性和抗腐蝕性能，通?？估瓘姸葷M足要求時延伸率小于25%;另外相比奧氏體和鐵素體相，馬氏體相的抗腐蝕性能最差。例如在住友金屬發(fā)表的NAR—301L不銹鋼技術報告中，添加Nb元素來提高車輛用高強度等級不銹鋼的耐蝕性，Nb是一種昂貴的金屬元素，這樣勢必會增加原料成本。
發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，從而可以彌補現(xiàn)有技術的缺點，簡化生產工藝，縮短生產周期，降低產品中的馬氏體含量，提高鋼的耐腐蝕性，使延伸率可以大于25%。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的的技術方案為一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C《0.03%，Si:0.30.9%，Mn:0.61.5%，Cr:16.018.0%，Ni:5.57.5%，N:0.10.25%，P《0.040。％，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md30二413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)一8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值在2060之間。優(yōu)選地，所述Md30的數(shù)值在3040之間。C是一種間隙元素，通過固溶強化可顯著提高鋼的強度，形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體區(qū)。但在一些條件下C與鋼中的鉻結合形成Cr^6型碳化物，使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降。因此，C應被控制在0.03X或更少。Si是一種脫氧元素，但可顯著提高鋼在固溶態(tài)的晶間腐蝕敏感性。因此，Si含量被定義為0.30.9%。Mn是強烈穩(wěn)定奧氏體的元素，可以提高鋼的強度并改善鋼的熱塑性。但過量的Mn降低可成形性和焊接性。因此，Mn被定義為0.61.5X。Cr是鐵素體相的形成元素，提高鋼耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能，但過量的Cr造成不銹鋼的脆性。因此，Cr被定義為16.018.0%。Ni是強烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體相區(qū)的元素。隨著鎳含量的增加，鋼的強度降低而塑性提高，有利于冷加工成形性能。但鎳使鋼的抗高溫硫化性能降低。因此，Ni定義為5.57.5%。N作為固溶強化元素提高奧氏體不銹鋼的強度，也可以提高鋼的耐腐蝕性能。但N含量超過0.25X以后降低鋼的熱、冷加工性及冷成形性。因此，N定義為0.10.25%。P和S均為不可避免的雜質元素，但對性能有不利的影響，應分別小于0.04%和0.03%。一種奧氏體不銹鋼的制造方法，包含如下步驟(1)制備出滿足上述化學成分要求的鋼錠或板坯，主要是成分配比中滿足Md30在2060之間；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為12001300°C，經900函'C范圍內的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行1000115(TC溫度范圍內的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)15分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量不低于50%;(5)熱處理和酸洗，經60080(TCX15分鐘的熱處理后酸洗，最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，15分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。優(yōu)選地，所述步驟(1)中Md30的數(shù)值選擇3040進行配比。優(yōu)選地，所述步驟(2)中，加熱爐內的溫度范圍為12101270°C。優(yōu)選地，所述步驟(3)中，熱處理時間根據(jù)3.5分鐘/mm確定。優(yōu)選地，所述步驟(4)中，冷軋壓下量為50%60%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果1.在保證產品的材料強度滿足標準要求的同時，減少原有生產工藝中19%25%冷軋壓下量調質處理這一生產工序，降低了工序成本。2.本發(fā)明的成品退火溫度較己有技術的成品退火溫度低，節(jié)約能源。3.本發(fā)明制造方法生產出的奧氏體不銹鋼中馬氏體含量大大降低，極大地提高了車輛用高強度奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性，且延伸率可達到25%以上，提高了鋼的加工制造性能。圖1為現(xiàn)有技術的常用車輛用高強度奧氏體不銹鋼的常規(guī)工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明工藝流程示意圖。具體實施方式實施例11.一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.008%，Si:0.3%，Mn:0.6%,Cr:18%，Ni:7.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為20。2.(見圖2)該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為1210。C，經900。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行100(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)5分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為50%;(5)熱處理和酸洗，經60(TCX1分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，1分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。實施例2l.一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.02%，Si:0.5%，Mn:1.0%,Cr:17.0%，Ni:7%，N:0.12%，P《0.040%，S《0.03o%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md30二413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為36。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為1230°C，經1000。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行100(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)4分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為50%;(5)熱處理和酸洗，經60(TCX5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，5分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。實施例31.一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.008%，Si:0.3%，Mn:0.6%，Cr:18%，Ni:7.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為38。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為1250°C，經1050。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行110(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)3.5分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為55%;(5)熱處理和酸洗，經70(TCX2.5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，2.5分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。實施例4l.一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.03%，Si:0.3%，Mn:0.6%，Cr:18%，Ni:5.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md3Q=413_9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8,1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為46。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為1280°C，經1150。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行IIO(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)3分鐘/腿確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為60%;(5)熱處理和酸洗，經80(TCX1分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，1分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。實施例51.一種奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.015%，Si:0.9%，Mn:1.5%，Cr:16%，Ni:6.4%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為60。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為1300°C，經1200'C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行115(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)l分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為60%;(5)熱處理和酸洗，經80(TCX5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉變溫度以上，5分鐘的短時熱處理，使塑性大幅度提高的同時強度沒有明顯降低。以上所述5個實施例的力學性能和馬氏體含量分別如表5和表6所示。表3實施例的化學成分8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4各工序的工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5實施例的力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6實施例的磁性相含量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表5可以看出，本發(fā)明的制造工藝生產出產品的抗拉強度完全滿足車輛用高強度奧氏體不銹鋼對抗拉強度的要求，同時延伸率大于25%。從表6可以看出，本發(fā)明的制造工藝生產出產品的磁性相含量均小于2%，表明基體中的馬氏體含量低，可以判斷提高了車輛用奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性。權利要求1.一種奧氏體不銹鋼，其特征在于化學成分重量百分配比為C《0.03%，Si:0.30.9%，Mn:0.61.5%，Cr:16.018.0%，Ni:5.57.5%，N:0.10.25%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質元素，并且，Md30的數(shù)值在2060之間。2.如權利要求1所述的奧氏體不銹鋼，其特征在于所述Md30的數(shù)值在3040之間。3.如權利要求1所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于包含如下步驟(1)根據(jù)所述配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內加熱，溫度范圍為12001300°C，經90012(X)'C范圍內的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進行1000115(TC溫度范圍內的固溶熱處理，熱處理時間根據(jù)15分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量不低于50%;(5)熱處理和酸洗，經60080(TCX15分鐘的熱處理后酸洗。4.如權利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(l)中Md30的數(shù)值選擇3040進行配比。5.如權利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中，加熱爐內的溫度范圍為12101270°C。6.如權利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，熱處理時間根據(jù)3.5分鐘/mm確定。7.如權利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(4)中，冷軋壓下量為50%60%。全文摘要本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，其化學化學成分重量百分配比為C≤0.03％，Si0.3～0.9％，Mn0.6～1.5％，Cr16.0～18.0％，Ni5.5～7.5％，N0.1～0.25％，P≤0.040％，S≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質元素，Md30的數(shù)值在20～60之間。該不銹鋼的制造方法為1)制備鋼錠或板坯；2)熱軋；3)退火酸洗；4)冷軋，冷軋壓下量不低于50％；5)熱處理和酸洗。本發(fā)明使材料的延伸率可達到25％以上，提高車輛用高強度奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性和鋼的加工制造性能。文檔編號C22C38/40GK101311291SQ20071004118公開日2008年11月26日申請日期2007年5月24日優(yōu)先權日2007年5月24日發(fā)明者葉曉寧,沈春飛,黃俊霞申請人:寶山鋼鐵股份有限公司