專利名稱：具有高力學(xué)性能的奧氏體不銹鋼板材的制備方法及如此獲得的板材的制作方法
具有高力學(xué)性能的奧氏體不銹鋼板材的制備方法及如此獲
得的板材本發(fā)明涉及由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的制備，該奧氏體不銹鋼具有高力學(xué) 性能，并且特別是力學(xué)強度和均勻延伸率的非常有利的結(jié)合。對于汽車工業(yè)中的結(jié)構(gòu)部件的制備，通用實踐是采用不同級別的涂覆的碳鋼片 材，所述涂覆的碳鋼片材具有或多或少的復(fù)雜顯微組織。由具有l(wèi)_3mm厚的片材生產(chǎn)零件。 然而，對于某些零件，人們希望具有更高抗腐蝕性與高可變形性的組合，以便使用復(fù)雜的壓 延操作生產(chǎn)零件。而且，眾所周知，奧氏體不銹鋼得到廣泛應(yīng)用，歸因于其優(yōu)異的抗腐蝕性 和其力學(xué)性能，尤其是其高延展性。例如，根據(jù)EN 10088-1標(biāo)準(zhǔn)表示的稱為1.4318的奧 氏體不銹鋼是眾所周知的，其組成含有(含量以重量表示)0.030%，Si ^ 1.00%, Mn ^ 2. 00 %, P ^ 0. 045 %, S ^ 0. 015 %, Cr 16. 50—18. 50 %, Ni 6. 00-8. 00 %, N 0.10-0.20%。由于在室溫變形期間形成馬氏體，因此這類鋼具有高力學(xué)性能。這類鋼 在退火態(tài)的典型力學(xué)性能如下屈服強度Rpa2(對應(yīng)于0.2%應(yīng)變的常規(guī)屈服強度) 300-400MPa ；均勻延伸率A彡45 %，Rm(最大強度)彡700MPa ；乘積P = Rp0.2 (MPa) X均 勻延伸率=約15750MPa. %。能夠以通過冷軋而處于加工硬化狀態(tài)應(yīng)用這些鋼種C850， C1000-EN-10088-2標(biāo)準(zhǔn)，這些牌號分別對應(yīng)于最小強度850和lOOOMPa。該操作所賦予的 屈服強度的提高(Rpa2彡600MPa)也由同時降低的延伸率(A = 30% )證實。因而乘積P達 到了約ISOOOMPa. %。對某些應(yīng)用，這些性能是令人滿意的。然而，如果在使用時要求高強 度，例如為了減重的增加以及為了由于現(xiàn)有成形操作的高能力，那么這些性能還是不夠的。通過冷軋而加工硬化的替代性方法是通過在足夠低的溫度下進行熱軋而加工硬 化。該方法賦予了更好的延伸率-強度的折衷，但主要缺點是成形過程中引起局部變形，導(dǎo) 致蠕蟲狀(vermiculures)缺陷。為了在熱軋后沒有再結(jié)晶的標(biāo)準(zhǔn)1. 4318鋼中避免這類蠕 蟲狀缺陷，必須在該熱軋后進行退火操作。因此，本發(fā)明的目的是提供奧氏體不銹鋼熱軋片材，該奧氏體不銹鋼具有超過或 等于上述1. 4318類型鋼種的力學(xué)性能，該鋼制造廉價并對蠕蟲狀缺陷的出現(xiàn)不敏感。本發(fā)明的目的還是提供由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，該奧氏體不銹鋼具有大 于21000MPa. %的乘積P，其可以與大于650MPa的屈服強度Rpa2組合或還可以與大于45% 的均勻延伸率組合。為此目的，本發(fā)明的主題是由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其乘積 P (Rp0.2 (MPa) X均勻延伸率(％))大于21000MPa. %并且其化學(xué)組成包含，含量以重量 表示0· 015% 彡 C 彡 0. 030 %，0· 5% 彡 Mn 彡 2 %，Si ^ 2 %, 16. 5 % ^ Cr ^ 18%,6% ^ Ni ^ 7 %, S ^ 0. 015 %, P ^ 0. 045 %, Al ^ 0. 050 %, 0. 15 % ^ Nb ^ 0. 31 %, 0. 12 % 彡N彡0. 16%，Nb和N含量使得Nb/8+0. 1 %^ N ^ Nb/8+O. 12%，任選0. 0005%彡 B 彡 0. 0025%,Mo 彡 0. 6%，組 成的余量由鐵和源自熔煉的不可避免的雜質(zhì)組成。根據(jù)優(yōu)選的實施方案，該鋼的鈮和氮含量，以重量表示，使得0. 20 % < Nb < 0. 31%，0.N < 0. 16%。
本發(fā)明的主題還是由根據(jù)任一上述組成的奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其屈服 強度RP。.2大于650MPa，其特征在于該鋼的平均奧氏體晶粒尺寸小于6微米，還在于未再結(jié) 晶表面分?jǐn)?shù)為30-70%以及還在于鈮完全為析出物的形式。本發(fā)明的主題還是由根據(jù)任一上述特征的奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其均勻 延伸率大于45 %，其特征在于鈮沒有完全析出。本發(fā)明的主題還是制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，該奧氏體不銹鋼 的屈服強度Rpa2大于650MPa，其中提供由鋼制成的半成品，該鋼具有根據(jù)任一上述組成 的組成；然后，將所述半成品再加熱至1250°C -1320°C的溫度；然后將所述半成品在低于 990°C的軋制終了溫度下軋制并且最后兩個精軋機架(cages finisseuses)的累計壓下率 ε大于30%。根據(jù)一個特別的實施方案，提供由具有上述組成的鋼制成的半成品，其含有 0. 20%^ Nb ^ 0. 31%,0. 12%^ N^O. 16%，然后將所述的半成品在低于970°C的軋制終 了溫度下軋制。本發(fā)明的主題還是制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，該奧氏體不銹鋼 的均勻延伸率大于45%，其中提供由鋼制成的半成品，該鋼具有根據(jù)任一上述組成的組 成；然后，將所述半成品再加熱至1250°C -1320°C的溫度；然后將所述半成品在高于1000°C 的軋制終了溫度下軋制。本發(fā)明的主題還是制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，該奧氏體不銹鋼 的乘積P(Rpa2(MPa) X均勻延伸率(％))大于21000MPa. %，其中提供由鋼制成的半成品， 該鋼具有根據(jù)任一上述組成的組成；然后，將所述半成品再加熱至1250°C _1320°C的溫度； 然后將所述半成品熱軋。本發(fā)明的主題還是由根據(jù)任一上述特征的不銹鋼制成的熱軋鋼片材或由任一上 述方法制備的熱軋鋼片材用于在汽車領(lǐng)域中制備結(jié)構(gòu)部件的用途。通過下面以實施例方式給出的描述過程，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將變得更加明 晰。在大量試驗之后，發(fā)明人已表明通過遵守下列條件滿足了上述的不同要求關(guān)于鋼的化學(xué)組成，碳含量必須等于或小于0.030%以避免對晶間腐蝕敏感的風(fēng) 險。為了獲得大于650MPa的屈服強度的目的，碳含量必須等于或大于0. 015%。錳，像硅一樣，是因其在液態(tài)具有脫氧性能并能提高熱延展性(特別是與硫組合) 而眾所周知的元素。而且，在環(huán)境溫度下，錳促進奧氏體相的穩(wěn)定性并降低堆垛層錯能。它 還增加氮的溶解度。當(dāng)錳含量為0. 5-2%時，可以廉價地獲得這些有利的效應(yīng)。像錳一樣，硅是為使液態(tài)鋼脫氧的目的而通常添加的元素。通過固溶硬化或其在 鐵素體δ含量上的作用，硅也增加屈服強度和拉伸強度。然而，高于2%，降低焊接性和熱 延展性。鉻是因提高抗氧化性和在水性介質(zhì)中抗腐蝕性而眾所周知的元素。當(dāng)其含量為 16. 5-18%時，令人滿意地獲得了這種效應(yīng)。鎳是確保鋼的奧氏體組織在環(huán)境溫度下足夠穩(wěn)定的重要元素。其優(yōu)化含量必須由 組成中相關(guān)的其它元素確定，所述元素是促進α相形成的元素，如鉻，或者那些促進Y相 形成的元素，如碳和氮。當(dāng)其含量等于或大于6%時，其在組織穩(wěn)定性上的效應(yīng)是足夠的。高于7%，生產(chǎn)成本因該添加元素的花費而將過度增加。鉬能增加抗點蝕性能。任選地，可以按至多0. 6%的量進行鉬的添加。硼用于改善鋼的鍛造性。任選地，可以按0. 0005-0. 0025%的量進行硼的添加。添 加更大的數(shù)量將嚴(yán)重降低燒制溫度。硫是特別劣化熱鍛性和抗腐蝕性的元素，其含量必須保持等于或小于0. 015%。同樣地，磷劣化熱延展性，其含量必須小于0. 045%以獲得令人滿意的結(jié)果。鋁是使液態(tài)金屬脫氧的強烈試劑。與上述的硅和錳含量組合，當(dāng)其含量等于或小 于0. 050%時獲得優(yōu)化的效應(yīng)。鈮和氮是本發(fā)明用于制備具有高力學(xué)性能的奧氏體不銹鋼目的的重要元素。鈮延緩熱軋期間的再結(jié)晶，對于給定的軋制終了溫度，其添加導(dǎo)致保持較高的加 工硬化因子(據(jù)說該熱軋是“加工硬化”)，因而增加了該鋼的拉伸強度。像Ti 一樣，鈮通 常用來抵抗鉻碳化物的形成(EN1. 4580和EN 1. 4550Nb穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼)。最終，其可 導(dǎo)致在抗熱蠕變性能方面賦予改善的金屬間化合相的形成。氮是在間隙固溶體中硬化的元素，其最特別地在此方面增加了屈服強度。還已知 道，在固溶體中作為奧氏體相的強穩(wěn)定劑和作為鉻碳化物Cr23C6析出的延遲劑。在凝固階 段，氮的溶解度經(jīng)歷了最大量，該含量太高以導(dǎo)致金屬中大量缺陷的形成。在奧氏體不銹鋼中為硬化目的組合添加鈮和氮是稍微不同尋常的。在本發(fā)明的范 圍內(nèi)，已經(jīng)表明具有的組成接近上述1. 4318鋼的不銹鋼有利地得益于鈮和氮的特定組合 添加，為了在準(zhǔn)確的情況下獲得一定的力學(xué)性能的目的而優(yōu)化，這些情況提及如下首先，已經(jīng)表明氮含量為0. 12-0. 16%,以及鈮含量為0. 15-0. 31%，鈮和氮含量 使得Nb/8+0. l%^N^Nb/8+0. 12% (關(guān)系1)，使得制備具有高力學(xué)性能的待壓延的熱軋 片材成為可能，而不需要像常規(guī)的1. 4318鋼那樣在軋制后退火，壓延部件不經(jīng)受蠕蟲狀缺 陷的形成。氮化物NbN的析出(其發(fā)生在熱軋終了期間)降低了固溶體中氮的量。在所 有可獲得的鈮完全析出后，上述關(guān)系式(1)在固溶體中保持具有如在1.4318鋼種中 (N^ 0. 1% )同樣多的氮。因此，這使得在環(huán)境溫度獲得同樣的亞穩(wěn)奧氏體成為可能。由于在凝固期間氮在 鋼中的溶解度限制，通過增加N含量降低M含量的可能性受限。對于根據(jù)本發(fā)明的鋼中的 Cr、Mn和Ni含量，氮含量必須等于或小于0. 16 %。必須存在足夠數(shù)量的鈮以便獲得硬化效應(yīng)并延遲再結(jié)晶。必須使該含量合適以獲 得高于軋制終了溫度的NbN固溶相線，以便在熱軋終了獲得析出。根據(jù)本發(fā)明的鈮和氮含量能夠使得在熱軋后獲得大量的NbN析出。0. 15-0. 31%的鈮(優(yōu)選0. 20-0. 31%的鈮)和0. 12-0. 16%的氮的組合添加(鈮 和氮含量使得Nb/8+0.Nb/8+0. 12% )使得獲得有利的屈服強度/延伸率的組 合成為可能，其乘積P大于21000MPa. %。除了鐵，組成的余量由源自熔煉的不可避免的雜質(zhì)組成，例如Sn或Pb。根據(jù)本發(fā)明的制備方法實施如下將具有上述組成的鋼熔煉。該熔煉之后可將鋼鑄成坯錠，或在最普通的情形中連 鑄成例如150-250mm厚的板坯形式。還可以在鋼反轉(zhuǎn)輥之間以幾十毫米厚的薄板坯形式進行鑄造。將這些鑄造半成品首先加熱到1250-1320°C的溫度。1250°C溫度的目的是溶解任 何鈮基析出物(氮化物和碳氮化物)。然而，溫度必須低于1320°C，以免太接近固相線溫度， 在某些偏析區(qū)可達到該固相線溫度并引起局部液相的出現(xiàn)，這將對熱成形有害。在反轉(zhuǎn)輥 之間直接鑄造薄板坯的情形中，可以在鑄造之后在低于1250°C的溫度下直接開始進行熱軋 這些半成品的步驟，因此在這種情形中不需要中間的再加熱步驟。軋制通常在連續(xù)熱軋機上進行，該熱軋機特別包括粗軋機架和精軋機架。已表明， 通過特別控制最后兩個精軋機架的壓下率將獲得特別高的屈服強度Rptl2 如果進入倒數(shù)第 二個精軋機架的片材的厚度表示為eN_2并且離開最后的精軋機架的片材的厚度表示為％，
那么最后兩個精軋機架上方的累計壓下率表示為ε = ^2 。根據(jù)本發(fā)明，已表明當(dāng)
^N-I
軋制終了溫度低于990°C并且當(dāng)累計壓下率ε大于30%時，最終獲得產(chǎn)品的屈服強度Rpa2 大于650MPa，這時鈮完全為析出物的形式。對于0. 20-0. 31%的Nb含量和0. 12-0. 16%的氮含量，當(dāng)軋制終了溫度低于970°C 并且ε大于30%時，獲得了 650MPa的該最小值。根據(jù)本發(fā)明，已表明當(dāng)軋制終了溫度高于1000°C時可獲得均勻延伸率大于45% 的熱軋片材。在這種情況下，鈮部分地析出。熱軋后，獲得的片材對蠕蟲狀缺陷的出現(xiàn)不敏感并且不需要中間退火。作為非限制實施例，下面的結(jié)果將表明本發(fā)明所賦予的有利的特性。實施例通過鑄造具有下表所示組成的鋼生產(chǎn)了半成品(以襯％計)表1 鋼的組成(以Wt %計)
權(quán)利要求
由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其乘積P(Rp0.2(MPa)×均勻延伸率(％))大于21000MPa.％并且其化學(xué)組成包含，含量以重量表示0.015％≤C≤0.030％0.5％≤Mn≤2％Si≤2％16.5％≤Cr≤18％6％≤Ni≤7％S≤0.015％P≤0.045％Al≤0.050％0.15％≤Nb≤0.31％0.12％≤N≤0.16％Nb和N含量使得Nb/8+0.1％≤N≤Nb/8+0.12％任選地0.0005％≤B≤0.0025％Mo≤0.6％，組成的余量由鐵和源自熔煉的不可避免的雜質(zhì)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其特征在于所述鋼的鈮和氮含量 以重量表示使得0. 20%^ Nb 彡 0. 31% 0. 12%^ N^O. 16%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其屈服強度Rpa2大于 650MPa，其特征在于所述鋼的平均奧氏體晶粒尺寸小于6微米，還在于未再結(jié)晶表面分?jǐn)?shù) 為30-70%以及還在于鈮完全為析出物的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材，其均勻延伸率大于45%， 其特征在于鈮沒有完全析出。
5.制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，其屈服強度Rpa2大于650MPa，其中 -提供由具有根據(jù)權(quán)利要求1或2的組成的鋼制成的半成品；然后-將所述半成品再加熱至1250°C -1320°C的溫度；并且然后-將所述半成品在低于990°C的軋制終了溫度下軋制并且在最后兩個精軋機架上的累 計壓下率ε大于30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的制備方法，其特征在于提供由具有根據(jù)權(quán)利要求2的組成的鋼制 成的半成品并且將所述半成品在低于970°C的軋制終了溫度下軋制。
7.制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，其均勻延伸率大于45%，其中 -提供由具有根據(jù)權(quán)利要求1或2的組成的鋼制成的半成品；然后-將所述半成品再加熱至1250°C -1320°C的溫度；并且然后 -將所述半成品在高于1000°c的軋制終了溫度下軋制。
8.制備由奧氏體不銹鋼制成的熱軋片材的方法，其乘積P(Rpa2(MPa)X均勻延伸率(% ))大于 21000MPa. %，其中-提供由具有根據(jù)權(quán)利要求1或2的組成的鋼制成的半成品；然后 -將所述半成品再加熱至1250°C -1320°C的溫度；并且然后 -然后將所述半成品熱軋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的不銹鋼制成的熱軋片材，或根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一 項的方法制備的熱軋片材，用于在汽車領(lǐng)域中制備結(jié)構(gòu)部件的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及由奧氏體不銹鋼制成的熱軋板材，其化學(xué)組成包含，含量以重量表示0.015％≤C≤0.030％；0.5％≤Mn≤2％；Si≤2％；16.5％≤Cr≤18％；6％≤Ni≤7％；S≤0.015％；P≤0.045％；Al≤0.050％；0.15％≤Nb≤0.31％；0.12％≤N≤0.16％；Nb和N含量使得Nb/8+0.1％≤N≤Nb/8+0.12％，任選地0.0005％≤B≤0.0025％，Mo≤0.6％，組成的余量由鐵和源自熔煉的不可避免的雜質(zhì)組成。
文檔編號C21D7/13GK101965416SQ200980107326
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者J-C·格萊茨, V·克斯托耶 申請人:安塞樂米塔爾不銹鋼法國公司