一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼及其制造方法
【專利摘要】一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼及其制造方法，其化學(xué)成分重量百分比為：C：0.005～0.02％、Si：0.3～0.7％、Mn：0.1～0.5％、P≤0.04％、S≤0.01％、Cr：16.0～18.0％、Mo：1.0～2.0％、N：0.005～0.02％、Nb：0.4～0.6％，雜質(zhì)元素Ti：≤0.01％、Al：≤0.005％、O：≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明在保證材料具有較好的耐腐蝕性能的前提下，通過(guò)控制較低的碳、氮含量并添加一定量的鈮含量來(lái)提高材料的塑性和表面質(zhì)量；并通過(guò)嚴(yán)格控制鈦、鋁、氧等雜質(zhì)元素含量來(lái)減少材料中夾雜物的數(shù)量，進(jìn)而提高材料的表面質(zhì)量；此外通過(guò)大形變量的冷軋加工和高溫短時(shí)退火處理，來(lái)保證材料晶粒尺寸均勻細(xì)小，進(jìn)而進(jìn)一步提高產(chǎn)品表面質(zhì)量和塑性。
【專利說(shuō)明】一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵素體不銹鋼及其制造方法，特別涉及一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素 體不銹鋼及其制造方法，應(yīng)用于汽車、建筑的外裝面板等方面。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵素體不銹鋼在我國(guó)有廣闊的發(fā)展前景。從消費(fèi)領(lǐng)域分析，我國(guó)是一個(gè)家電生產(chǎn) 大國(guó)，而家電工業(yè)是鐵素體不銹鋼的使用大戶（如430等牌號(hào)），如洗衣機(jī)的滾筒使用鐵 素體不銹鋼；隨著國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車排氣系統(tǒng)也是使用鐵素體不銹鋼的重要領(lǐng)域 (如409等牌號(hào)）；在房屋建筑等方面，室內(nèi)外裝飾特別是屋面采用鐵素體不銹鋼更有優(yōu)勢(shì) (如445等牌號(hào)）；在石化和環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域，需要更好的抗腐蝕性能，而超純鐵素體不銹鋼 將成為這個(gè)領(lǐng)域的選擇（如444等牌號(hào)）；我國(guó)是世界上最大的五金制品制造和出口基地， 鐵素體不銹鋼在五金制品領(lǐng)域也有巨大的使用空間（如443等牌號(hào)）。
[0003] 超純中鉻鐵素體不銹鋼（Cr重量百分比含量約為：16?22% )是近些年來(lái)新興的 鋼種，該類鋼種通過(guò)降低碳氮含量來(lái)提高材料的耐腐蝕性能，并通過(guò)加入穩(wěn)定碳氮的微合 金化元素（鈮、鈦、釩等）來(lái)提高材料的冷加工和焊接等性能，這些微量元素還可提高材料 的冷加工后的表面質(zhì)量，如可以減輕材料冷成形后起皺的程度。該鋼種具有與常規(guī)304奧 氏體不銹鋼基本相當(dāng)?shù)哪透g性能及冷成形性能優(yōu)良的特點(diǎn)，且成本低，可廣泛應(yīng)用于冷 藏集裝箱、電梯、汽車、制品、電器等行業(yè)。目前日本日新制鋼等公司已大量生產(chǎn)此類鋼種， 牌號(hào)有NSS180、NSS442M、SUS430J1L、SUS436等。該類鋼種主要用于代替價(jià)格較高的奧氏 體不銹鋼和耐蝕性較差的常規(guī)中低鉻鐵素體不銹鋼，已在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用，市場(chǎng)需求量較大。 目前國(guó)內(nèi)的鋼鐵企業(yè)也開(kāi)始生產(chǎn)該鋼種，并在多種行業(yè)開(kāi)始應(yīng)用，如：用于冷藏集裝箱內(nèi)壁 板、電梯面板，還有用于汽車內(nèi)外飾件和電器部件?？梢?jiàn)該鋼種在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)前 景可觀。但在一些汽車及建筑裝飾板等應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)材料的綜合使用性能和表面質(zhì)量的要 求越來(lái)越高，這樣就需要鋼鐵企業(yè)不斷開(kāi)發(fā)新型的產(chǎn)品。
[0004] 現(xiàn)有超純中鉻鐵素體不銹鋼專利中碳、氮均控制較低，并含有一定的量鈮、鈦、釩 及鋁等穩(wěn)定碳、氮的元素，有些專利還添加了一定的鎳和銅。這樣的化學(xué)成分設(shè)計(jì)均是為了 提高材料的耐腐蝕和冷加工成形性。但鈦、鋁等元素的添加容易在材料中生成較大較硬的 非金屬化合物顆粒，在材料進(jìn)行軋制加工時(shí)這些顆粒容易從材料表面脫落，從而影響表面 質(zhì)量。特別是對(duì)于冷軋光亮板，含鈦或鋁鐵素體不銹鋼時(shí)常出現(xiàn)表面起皮或條紋等缺陷，產(chǎn) 品表面的光亮度、粗糙度也會(huì)隨之降低。
[0005] 而對(duì)于一些表面質(zhì)量要求高的使用環(huán)境，如汽車及建筑設(shè)施的外裝飾面板，這樣 的表面缺陷是不允許出現(xiàn)的。為此針對(duì)表面質(zhì)量要求高的鐵素體不銹鋼產(chǎn)品要嚴(yán)格控制 鈦、鋁等元素的含量。此外還要控制氧元素的含量，因?yàn)檠鹾扛邥?huì)導(dǎo)致材料中夾雜物增 多，也會(huì)給產(chǎn)品表面質(zhì)量帶來(lái)不良影響。而以往專利中均未給出控制合金中較低的鈦、鋁及 氧含量的要求，有些專利只是對(duì)鈦、鋁及氧中個(gè)別元素含量有限制，但限制上限均較高。例 如中國(guó)專利CN1363710為含鈮鐵素體不銹鋼，其添加了較高的鈮元素，對(duì)提高材料的力學(xué) 性能和表面質(zhì)量均有一定的益處，但該專利中并未對(duì)鈦、鋁及氧元素的含量提出嚴(yán)格限制， 這樣對(duì)于要求較高的表面質(zhì)量就很難得到有效保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼及其制造方法，在保 持原有超純中鉻鐵素體不銹鋼耐腐蝕性能基礎(chǔ)上，通過(guò)化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝的調(diào)整使材料 具有優(yōu)良的表面質(zhì)量，并適當(dāng)提高了材料的冷加工塑性。本發(fā)明材料可應(yīng)用于汽車、建筑的 裝飾部件等。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明在保證材料具有較好的耐腐蝕性能的前提下，通過(guò)控制較低的碳、氮含量 并添加一定量的鈮含量來(lái)提高材料的塑性和表面質(zhì)量；并通過(guò)嚴(yán)格控制鈦、鋁、氧等雜質(zhì)元 素含量來(lái)減少材料中夾雜物的數(shù)量，進(jìn)而提高材料的表面質(zhì)量；此外通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行大形 變量的冷軋加工和高溫短時(shí)退火處理，來(lái)保證材料晶粒尺寸均勻細(xì)小，進(jìn)而進(jìn)一步提高產(chǎn) 品表面質(zhì)量和塑性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，通過(guò)控制鋼中Nb、Ti、Al、0元素含量，再結(jié)合適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工 藝可以得到優(yōu)良的表面質(zhì)量。
[0009] 具體的，本發(fā)明的具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為： C :0· 005 ?0· 02%、Si :0· 3 ?0· 7%、Mn :0· 1 ?0· 5%、P 彡 0· 04%、S 彡 0· 01%、Cr :16· 0 ? 18. 0%、Mo :1· 0 ?2. 0%、N :0· 005 ?0· 02%、Nb :0· 4 ?0· 6%，雜質(zhì)元素 Ti 彡 0· 01%、 A1 < 0.005%、0< 0.008%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0010] 在本發(fā)明鐵素體不銹鋼的成分設(shè)計(jì)中：
[0011] 碳：是增加合金強(qiáng)度的元素，但不易過(guò)多，否則會(huì)損失材料塑性和耐蝕性，最好控 制在 0· 005 ?0· 02%。
[0012] 硅：是作為脫氧劑加入的，但加入過(guò)多會(huì)降低塑性。最好控制在0. 3?0. 7%。
[0013] 錳：考慮到錳對(duì)熱塑性起到一定的有利作用，但過(guò)多時(shí)會(huì)降低塑性和耐蝕性，應(yīng)控 制在0. 1?0. 5%。
[0014] 磷、硫：出于熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個(gè)元素要盡量低些，應(yīng)控制P < 0. 04%、 S 彡 0· 01%。
[0015] 鉻：改善耐蝕性的重要元素，低于16%時(shí)，耐蝕性較差，不能達(dá)到使用要求，但超 過(guò)18 %時(shí)會(huì)增大生產(chǎn)難度，熱軋板易產(chǎn)生"輥跡"等缺陷，從而影響冷軋成品板表面質(zhì)量，最 好控制在16?18%。
[0016] 鑰：明顯改善耐蝕性的重要元素，低于1%時(shí)，耐蝕性提高不明顯，不能達(dá)到使用 要求，但超過(guò)2%時(shí)會(huì)增大生產(chǎn)難度，熱軋板易產(chǎn)生"輥跡"等缺陷，從而影響冷軋成品板表 面質(zhì)量，最好控制在1?2%。
[0017] 氮：可以增加強(qiáng)度，要求0. 005?0. 02%是出于保證材料具有優(yōu)良塑性和耐蝕性 的考慮。
[0018] 鈮：加入一定量的微量元素鈮，對(duì)材料的碳、氮起到穩(wěn)定的作用，細(xì)化組織，可提高 塑性、耐蝕性和表面質(zhì)量等，但較多時(shí)對(duì)材料的使用性能益處不大，且增加材料成本。理想 的范圍為0. 4?0. 6%。
[0019] 此外，還需控制雜質(zhì)元素Ti < 0. 01%、AK 0. 005%、0 < 0. 008%，通過(guò)控制這 些雜質(zhì)元素含量來(lái)減少材料中大尺寸、硬度高的夾雜物的數(shù)量，避免材料在軋制過(guò)程中出 現(xiàn)表面起皮或條紋等缺陷，進(jìn)而提1?材料的表面質(zhì)量。
[0020] 本發(fā)明的具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟：
[0021] 1)冶煉、鑄造
[0022] 按下述成分冶煉、澆鑄成坯；其化學(xué)成分重量百分比為：C :0. 005?0. 02%、Si : 0· 3 ?0· 7%、Μη :0· 1 ?0· 5%、P 彡 0· 04%、S 彡 0· 01%、Cr :16· 0 ?18. 0%、Mo :1· 0 ? 2. 0 %、N :0· 005 ?0· 02 %、Nb :0· 4 ?0· 6 %，雜質(zhì)元素 Ti 彡 0· 01 %、A1 彡 0· 005 %、 0 < 0. 008%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0023] 2)熱軋
[0024] 熱軋初始溫度1150?1200°C，熱軋終了溫度850?950°C，控制熱軋板厚度3? 6mm ；
[0025] 3)退火、酸洗
[0026] 熱軋板在1000?1030°C退火，保溫1?2分鐘，再酸洗；
[0027] 4)冷軋
[0028] 控制冷軋板厚度0· 4?0· 8mm，控制減薄率彡80 % ;
[0029] 5)光亮退火
[0030] 退火溫度1000?1030°C，保溫1?2分鐘。
[0031] 進(jìn)一步，步驟1)選用電爐一 A0D - V0D冶煉不銹鋼，采用Si脫氧方式，嚴(yán)格控制 Ti、A1、0元素含量，盡量減少夾雜物的數(shù)量和尺寸。
[0032] 另外，步驟5)光亮退火后進(jìn)行二次冷軋及退火加工，冷軋減薄率> 80%，退火溫 度1000?1030°C，保溫1?2分鐘。
[0033] 本發(fā)明選用電爐一 A0D - V0D冶煉不銹鋼，連鑄鋼坯；熱軋，1020°C左右退火+酸 洗；冷軋，經(jīng)1020°C左右光亮退火。此工藝可以得到綜合性能優(yōu)的產(chǎn)品。需要指出本發(fā) 明不銹鋼生產(chǎn)方法的特殊性在于熱軋后要進(jìn)行大變形量的冷軋加工，工藝為：冷軋減薄率 彡80%，然后在1000?1030°C進(jìn)行保溫1?2分鐘退火。必要時(shí)還需進(jìn)行二次的冷軋及 退火加工。這樣可以得到均勻細(xì)小的晶粒組織，進(jìn)而保證材料具有良好的塑性，還可提高表 面質(zhì)量。
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0035] 1.制造工藝簡(jiǎn)單有效；
[0036] 2.不銹鋼產(chǎn)品具有優(yōu)良的塑性，延伸率一般在34%以上；
[0037] 3.不鎊鋼廣品具有優(yōu)良的表面質(zhì)量。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例不銹鋼化學(xué)成分見(jiàn)表1。用電爐一 A0D - V0D冶煉，連鑄鋼坯，鑄坯 厚度200臟，熱軋至4mm厚，1000°C保溫1分鐘退火，酸洗，然后冷軋至0· 6mm厚，約在1020°C 進(jìn)行光亮退火，時(shí)間1分鐘。然后對(duì)冷軋產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)性能、耐腐蝕性能和表面質(zhì)量檢測(cè)。
[0040] 對(duì)本發(fā)明實(shí)例不銹鋼冷軋板進(jìn)行了拉伸性能檢測(cè)（試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T228-1987金屬 拉伸試驗(yàn)方法），結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出：本發(fā)明實(shí)施例不銹鋼的化學(xué)成分均滿足本 發(fā)明要求，延伸率均在34%以上，而常規(guī)超純鐵素體不銹鋼的延伸率一般在34%以下，可 見(jiàn)本發(fā)明材料具有優(yōu)良的塑性；從實(shí)施例例1?3, Nb的含量逐漸增加，塑性也不斷增加。
[0041] 還可以看出：對(duì)比例1的Nb含量低于本發(fā)明，其塑性較低，說(shuō)明Nb含量較低時(shí)材 料的塑性較差；對(duì)比例2的Nb含量高出本發(fā)明范圍，其塑性已無(wú)明顯增加，說(shuō)明Nb含量在 0. 6 %時(shí)材料塑性已基本達(dá)到最佳。
[0042] 按照不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法（試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T17897-1999)對(duì)本發(fā)明實(shí) 例不銹鋼冷軋板進(jìn)行耐腐蝕性能測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。顯示本發(fā)明的不銹鋼與常規(guī)的中高 鉻超純鐵素體不銹鋼相比，耐腐蝕性能基本相當(dāng)。從本發(fā)明實(shí)施例1?3可以看出，Nb的 含量逐漸增加，耐蝕性小幅增加。實(shí)施例5中的Cr、Mo含量較高，其耐蝕性能明顯提高。 [0043] 對(duì)本發(fā)明實(shí)例產(chǎn)品進(jìn)行表面質(zhì)量檢測(cè)（檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：寶鋼不銹鋼板高等級(jí)表面質(zhì)量 判定標(biāo)準(zhǔn)：在板表面每5m2內(nèi)缺陷數(shù)量不能多于1個(gè)，缺陷尺寸不能大于5mm)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn) 表2。結(jié)果顯示本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)品表面均未出現(xiàn)任何缺陷，表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，能夠達(dá)到高等 級(jí)裝飾用板的表面質(zhì)量要求，而常規(guī)超純鐵素體不銹鋼很難達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)比例1 有較多板紋缺陷出現(xiàn)，說(shuō)明Nb含量過(guò)少時(shí)材料的表面質(zhì)量較差。而對(duì)比例3、4和5的產(chǎn)品 表面均有較多的不同程度條紋或起皮等缺陷出現(xiàn)，表面質(zhì)量較差，未達(dá)到高等級(jí)裝飾用板 的表面質(zhì)量要求，可見(jiàn)Ti、Al、0元素含量過(guò)高時(shí)會(huì)降低材料的表面質(zhì)量。
[0044]表 1 單位 wt %

【權(quán)利要求】
1. 一種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為：c :0. 005? 0· 02%、Si :0· 3 ?0· 7%、Mn :0· 1 ?0· 5%、P 彡 0· 04%、S 彡 0· 01%、Cr :16· 0 ?18. 0%、M〇 : 1. 0 ?2· 0%、N :0· 005 ?0· 02%、Nb :0· 4 ?0· 6%，雜質(zhì)元素 Ti 彡 0· 01%、A1 彡 0· 005%、 0彡0. 008%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2. -種具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟： 1) 冶煉、鑄造 按下述成分冶煉、澆鑄成坯；其化學(xué)成分重量百分比為：C :0. 005?0. 02%、Si :0. 3? 0· 7%、Mn :0· 1 ?0· 5%、P 彡 0· 04%、S 彡 0· 01%、Cr :16· 0 ?18. 0%、M〇 :1· 0 ?2. 0%、 N :0· 005 ?0· 02%、Nb :0· 4 ?0· 6%，雜質(zhì)元素 Ti 彡 0· 01%、A1 彡 0· 005%、0 彡 0· 008%， 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 2) 熱軋 熱軋初始溫度1150?1200°C，熱軋終了溫度850?950°C，控制熱軋板厚度3?6mm ; 3) 退火、酸洗 熱軋板在1000?l〇30°C退火，保溫1?2分鐘，再酸洗； 4) 冷軋 控制冷軋板厚度〇. 4?0. 8_，控制減薄率> 80% ; 5) 光亮退火 退火溫度1000?l〇30°C，保溫1?2分鐘。
3. 如權(quán)利要求2所述的具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征是，步 驟1)選用電爐一 AOD - VOD冶煉不銹鋼，采用Si脫氧方式，嚴(yán)格控制Ti、Al、0元素含量， 盡量減少夾雜物的數(shù)量和尺寸。
4. 如權(quán)利要求2所述的具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鐵素體不銹鋼的制造方法，其特征是，步 驟5)光亮退火后進(jìn)行二次冷軋及退火加工，冷軋減薄率> 80%，退火溫度1000?1030°C， 保溫1?2分鐘。
【文檔編號(hào)】C21D7/02GK104120355SQ201410286503
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】林剛, 方徽源, 李實(shí) , 楊宴賓, 李華龍 申請(qǐng)人:寶鋼不銹鋼有限公司