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(因為不加鎳或加入很少的鎳等)、耐蝕性好等優(yōu)點，但其成型性較奧氏體差。為了提高鐵素體不銹鋼的成型性，通過降低鋼中的碳氮含量，同時加入一些合金元素如鈦和鈮來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于普通的鐵素體來說更大，完全可以替代部分奧氏體不銹鋼。因此，人們針對鈦鈮等合金化穩(wěn)定的超純鐵素體不銹鋼做了不少研究工作，并已經(jīng)申報了一些專利。新日鐵公司中國專利申請?zhí)朇N97190205.4公開了一種低鉻(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的，但鉬是貴重合金元素，加鉬會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。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，通過對成分和工藝的改進，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，同時還依賴加鈦和鈮等強碳化物形成元素。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，但是當碳、鈦和鈮的含量提高時，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化作用，氮也是一種有益的元素。當鋼中加入強氮化物形成元素如鈦和鈮時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，一方面會提高合金成本，另一方面當?shù)秃辖鹪睾刻岣邥r，氮與鈦和鈮形成的化合物的溫度提高，形成的顆粒也會更加粗大，因此會損害鋼的延展性。鈦它是強碳、氮化合物的形成元素，過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)化學當量計算，理論上要固定碳和氮所需要的鈦量等于4C+3.43N，實際上通常要添加過量的鈦才能完全固定碳和氮。因此，當Ti-0.050.30。/。且Ti/(4C+3.43N)=25時，完全滿足了固定碳和氮的要求。如果加鈦量超過這個范圍時，過高的鈦不僅提高了生產(chǎn)成本而且會損害鋼板的表面質(zhì)量，含鈦超過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，鈦和鈮都是強碳、氮化合物的形成元素，但相對而言，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。當鋼中鈦含量較高時，碳氮主要與鈦化合，因此不需要加入過多的鈮，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多的鈦而帶來生產(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化元素，在本發(fā)明鋼中主要做為脫氧元素。錳含量提高會顯著提高鋼的強度，也會損害鋼的成型性，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，過多的鋁在鋼水澆鑄過程中容易發(fā)生水口堵塞。硅硅是主要作為脫氧劑加入到鋼中的，同時硅也是一種合金元素，起著固溶強化作用。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產(chǎn)生熱脆而且會降低鋼的耐蝕性，特別是對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%，鉻含量過高時，一方面會明顯提高成本，另一方面會損害鋼的成型性。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)冷軋過程中進行中間退火，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、鈮的化合物會部分溶解。在80(TC以上完成熱軋終軋，較高的終軋溫度會部分消除加工硬化。.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)晶和晶粒長大，實現(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)晶和晶粒長大，并形成有利的再結(jié)晶織構(gòu)。經(jīng)過中間退火的鋼板在經(jīng)過二次冷軋和最終退火后，會形成更強的有利織構(gòu)，鋼板的成型性能會得到提咼°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角線方向的性能，而一般來說這個方向上的性能是最差的。同時微鈮處理不會造成鋼的再結(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，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)明通過對成分、方法的改進，具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點，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。具體實施例方式本發(fā)明實施例的化學成分和工藝分別參見表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、垂直于軋向和呈對角線方向取樣。試樣按Jis5^n工，即標距長度為50mm。根據(jù)三個方向的拉伸性能計算其平均值，成品性能如表4。由表4可見，實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)測試其耐點蝕性能優(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。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。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)冷軋過程中進行中間退火，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)酸洗后進行冷軋；g)成品退火，退火溫度均≤1060℃。本發(fā)明通過對成分、方法的改進，具有生產(chǎn)成本低、工藝易于控制等特點，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C21D1/26GK101538683SQ20081003482公開日2009年9月23日申請日期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,戚國平,斌秦申請人:寶山鋼鐵股份有限公司