一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板及其制備方法
【專利摘要】一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板及其制備方法，屬于冶金【技術領域】，熱軋板成分按重量百分比含C0.03~0.08%，Si≤0.2%，Mn4~10%，Cr18~24%，Ni10~16%，Mo0.6~3%，Nb0.05~0.2%，P≤0.04%，S≤0.04%，N0.1~0.5%，余量為Fe；其顯微組織為晶粒尺寸在25~35μm的奧氏體；相對磁導率≤1.002；制備方法按以下步驟進行：（1）按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠；（2）將鋼錠鍛造成板坯，空冷至室溫；（3）加熱至1200~1250℃，進行6~8道次熱軋，以10~60℃/s的速度冷卻至450~700℃，空冷至常溫；（4）在1000~1100℃進行固溶處理。本發(fā)明的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板力學性能優(yōu)良，冷變形后低磁性能依然十分穩(wěn)定。
【專利說明】一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金【技術領域】，特別涉及一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 低磁鋼(低相對磁導率鋼）廣泛應用于電力、軌道交通、建筑和軍工等領域。典型 的18-8型奧氏體不銹鋼是一種低磁鋼，該低磁不銹鋼具有優(yōu)良的抗氧化、耐腐蝕及良好的 低磁性能。但是18-8型奧氏體不銹鋼的屈服強度只有200?300MPa，同時由于鋼中亞穩(wěn)奧氏 體冷變形后容易發(fā)生馬氏體相變，降低了低磁性能(相對磁導率在1. 05以上);因此，開發(fā)一 種強度高、耐蝕性好、低磁性能穩(wěn)定優(yōu)良的低磁不銹鋼是目前急需解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板及其制備方法，通過合理 設計材料的成分，經鍛造、熱軋及固溶處理，制成力學性能良好，相對磁導率低于1.002的 不銹鋼熱軋鋼板。
[0004] 本發(fā)明的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的成分按重量百分比含C 0.03、. 08 %， Si ^0. 2 %, Μη 4^10 %, Cr 18^24 %, Ni 10^16 %,Mo 0.6^3 %, Nb 0.05^0.2 %, P ^0.04 %，S彡0. 04 %，N 0. fO. 5 %，余量為Fe ;其顯微組織為晶粒尺寸在25?35μπι的奧氏體；相 對磁導率< 1.002。
[0005] 上述的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的屈服強度為45(T490MPa，抗拉強度為 830?900 MPa，斷后伸長率彡45%。
[0006] 本發(fā)明的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的制備方法按以下步驟進行： 1、 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.03、. 08 %，Si ^0. 2 %, Μη 4^10 %, Cr 18^24 %, Ni 10^16 %,Mo 0.6^3 %, Nb 0.05^0.2 %, P ^0.04 %, S 彡 0· 04 %，N 0· 1 ?0· 5 %，余量為 Fe ; 2、 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為122(T1270°C，鍛造比為:Γ6,鍛造完成后空冷至室 溫； 3、 將空冷后的板坯加熱至120(Tl250°C，進行6~8道次熱軋，開軋溫度為115(Tll80°C， 終軋溫度為88(T920°C，總壓下量為85、7 % ;熱軋完成后以1(T60 °C /s的速度冷卻至 45(T700 °C，再空冷至常溫，制成熱軋板； 4、 將熱軋板在100(Γ1100 °C進行固溶處理，固溶處理時間為3(T50 min，獲得低相對磁 導率的不銹鋼熱軋板。
[0007] 上述方法中，熱軋時每道次壓下量在2(Γ40%。
[0008] 上述方法中，以1(T60 °C /s的速度冷卻至45(T700 °C是采用水冷進行冷卻。
[0009] 本發(fā)明中合金元素的設計考慮了以下幾點： C是奧氏體組織形成元素，也是固溶強化元素；隨著C含量的增加，在水淬或空冷情況 下，都能得到單一的奧氏體組織；但是高C含量降低了鋼的耐腐蝕性和焊接性，同時增加了 鐵磁性碳化物析出的傾向，因此，C含量控制在0. 03、. 08 % ; N是強烈擴大奧氏體相區(qū)、穩(wěn)定奧氏體的合金元素，N能提高鋼的強度但卻不顯著降低 鋼的韌性和塑性；N能抑制碳化物的析出，提高鋼的耐腐蝕性能，是保證低磁不銹鋼具有良 好的耐腐蝕性能和低磁性能的元素；但N含量過高則會給鋼的冶煉和凝固造成困難，故N含 量控制在0. f 0. 5 % ; Μη是擴大奧氏體區(qū)和強烈地使奧氏體穩(wěn)定的元素，Μη在鋼中大部分固 溶于奧氏體中，形成置換式固溶體，使基體得到強化；隨著Μη含量的增加， y 4 e及y 4 馬氏體轉變溫度降低，馬氏體相變受到抑制；Μη+Ν復合合金化能夠顯 著提高奧氏體的穩(wěn)定性，因此Μη含量控制在4~10 % ; Cr是決定低磁不銹鋼耐蝕性的主要元素，能提高基體電極電位，從而顯著改善鋼的抗 氧化和耐腐蝕性能；由于Cr是較強的鐵素體形成元素，鋼中需要添加足夠數(shù)量的C、Ni、Μη 元素以保證得到單一奧氏體組織，從而保證低磁性能，因此Cr含量控制在18~24 % ; Ni是形成和穩(wěn)定奧氏體組織的主要合金元素，其作用僅次于C和N ;Ni能夠提高基體 的電極電位，顯著提高鋼的耐腐蝕性，同時可以改善鋼的力學性能、加工性和物理性能，因 此Ni含量控制在1(Γ16 % ; Mo在鋼中一方面能夠和C形成碳化物，經過時效處理從基體彌散析出而使鋼得到強 化；另一方面，Mo還能溶于奧氏體基體中，起到強化奧氏體的作用，并且大大改善鋼的高溫 力學性能，因此Mo含量控制在0· 6~3 % ; Nb是強碳化物形成元素，高溫加熱過程中，未溶的Nb (C，N)粒子能顯著地抑制奧氏體 晶粒發(fā)生長大。在高溫變形過程中，Nb(C，N)在奧氏體晶界應變誘導析出，阻礙動態(tài)再結晶 的發(fā)生，細化奧氏體晶粒，提高鋼的力學性能，因此Nb含量控制在0.05、. 2 %。
[0010] 本發(fā)明與已有技術相比較，具有顯著的優(yōu)點和積極效果： 1、 制備的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板提供了一種晶粒尺寸為25~35 μ m的奧氏體組 織，并在奧氏體組織基體上彌散分布納米級Nb、Mo、Cr的碳氮化物，阻礙了再結晶并促進了 析出強化作用，對抑制高溫奧氏體粗化，保證低磁不銹鋼熱軋板獲得較高的強度提供了組 織保證； 2、 制備的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板可達如下力學性能：固溶處理前的屈服強 度80(T850 MPa，抗拉強度100(Tl050 MPa，斷后伸長率20?25 %;固溶處理后的屈服強度 450?490 MPa，抗拉強度830?900 MPa，斷后伸長率45?50 %。
[0011] 3、通過添加充分數(shù)量的Cr、Ni元素以及Mn、Mo、Nb和N等元素，在保證良好的腐 蝕性能條件下，極大地穩(wěn)定了奧氏體組織，甚至在強烈的冷變形后低磁性能依然十分穩(wěn)定； 相對磁導率< 1. 002 ;經過25 %冷軋變形后，相對磁導率< 1. 002 ;經過75 %冷軋變形后， 相對磁導率< 1.002。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例1制備的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板固溶處理前掃描電鏡 形貌圖； 圖2為本發(fā)明實施例1制備的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板固溶處理后金相組織圖。

【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明實施例中顯微組織是采用FEI Quanta 600型掃描電子顯微鏡和Leica DMIRM型光學顯微鏡進行觀察。
[0014] 本發(fā)明實施例中按照GB/T228-2002制成矩形截面標準拉伸試樣，在 CMT5105-SANS微機控制電子萬能實驗機上進行室溫力學性能測試。
[0015] 本發(fā)明實施例中相對磁導率是采用Lake Shore的7400系列振動樣品磁強計進行 測量。
[0016] 本發(fā)明實施例中制備的熱軋板經過固溶處理后的屈服強度45(T490MPa，抗拉強度 83(T900MPa，斷后伸長率彡45%，相對磁導率彡1. 002。
[0017] 實施例1 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.03 %，Si 0. 11 %，Μη 10 %，Cr 18%，Ni 10%，Mo 3%，Nb 0· 2 %，Ρ 0· 037%，S 0· 036%，Ν 0· 4%，余量為 Fe ; 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為1260°C，鍛造比為4. 5,鍛造完成后空冷至室溫； 將空冷后的板述加熱至1200°C,進行6道次熱乳，開乳溫度為1150°C,終乳溫度為 880°C，每道次壓下量在2(Γ40%，總壓下量為85% ;熱軋完成后采用水冷以10°C /s的速度冷 卻至700 °C，再空冷至常溫，制成熱軋板；厚度為4_ ;熱軋板掃描電鏡形貌結果如圖1所 示； 將熱軋板在1000°C進行固溶處理，固溶處理時間為50 min，獲得低相對磁導率的不銹 鋼熱軋板，顯微組織為平均晶粒尺寸在30 μ m的奧氏體；相對磁導率1. 0019,屈服強度為 453MPa，抗拉強度為842MPa，斷后伸長率47% ;金相組織如圖2所示。
[0018] 實施例2 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.04 %，Si 0. 16%，Mn 8 %，Cr 24 %，Ni 12%，Mo 2%，Nb 0· 05%，Ρ 0· 034 %，S 0· 032%，Ν 0· 2%，余量為 Fe ; 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為1220°C，鍛造比為6,鍛造完成后空冷至室溫； 將空冷后的板述加熱至1250°C,進行7道次熱乳，開乳溫度為1160°C,終乳溫度為 890°C，每道次壓下量在2(Γ40%，總壓下量為90% ;熱軋完成后采用水冷以20 °C /s的速度 冷卻至650 °C，再空冷至常溫，制成熱乳板；厚度為3mm ; 將熱軋板在1050 °C進行固溶處理，固溶處理時間為40 min，獲得低相對磁導率的不 銹鋼熱軋板，顯微組織為平均晶粒尺寸在25 μ m的奧氏體；相對磁導率1. 0019,屈服強度為 486MPa，抗拉強度為887MPa，斷后伸長率52%。
[0019] 實施例3 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.05 %，Si 0. 17 %，Μη 6 %，Cr 20%，Ni 14 %，Mo 1· 5%，Nb 0· 1%，Ρ 0· 038%，S 0· 037%，Ν 0· 1%，余量為 Fe ; 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為1230°C，鍛造比為3,鍛造完成后空冷至室溫； 將空冷后的板述加熱至1230°C,進行8道次熱乳，開乳溫度為1160°C,終乳溫度為 900°C，每道次壓下量在2(Γ40%，總壓下量為92% ;熱軋完成后采用水冷以30 °C /s的速度 冷卻至600 °C，再空冷至常溫，制成熱乳板；厚度為6mm ; 將熱軋板在1100 °C進行固溶處理，固溶處理時間為30min，獲得低相對磁導率的不 銹鋼熱軋板，顯微組織為平均晶粒尺寸在35 μ m的奧氏體；相對磁導率1. 002,屈服強度為 452MPa，抗拉強度為846MPa，斷后伸長率46%。
[0020] 實施例4 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.06%，Si 0. 19%，Μη 5 %，Cr 22%，Ni 15%，Mo 1%，Nb 0· 08%，Ρ 0· 036%，S 0· 039%，Ν 0· 3%，余量為 Fe ; 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為1240°C，鍛造比為4,鍛造完成后空冷至室溫； 將空冷后的板述加熱至1240°C,進行6道次熱乳，開乳溫度為1170°C,終乳溫度為 910°C，每道次壓下量在2(Γ40%，總壓下量為95% ;熱軋完成后采用水冷以50 °C /s的速度 冷卻至550 °C，再空冷至常溫，制成熱乳板；厚度為5mm ; 將熱軋板在1000°C進行固溶處理，固溶處理時間為45min，獲得低相對磁導率的不銹 鋼熱軋板，顯微組織為平均晶粒尺寸在30 μ m的奧氏體；相對磁導率1. 002,屈服強度為 490MPa，抗拉強度為884MPa，斷后伸長率50%。
[0021] 實施例5 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0.08 %，Si 0.18%，Μη 4%，Cr 19%，Ni 16%，Mo 0· 6%，Nb 0· 15%，Ρ 0· 033%，S 0· 035%，Ν 0· 5 %，余量為 Fe ; 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為1260°C，鍛造比為4. 5,鍛造完成后空冷至室溫； 將空冷后的板述加熱至1250°C,進行7道次熱乳，開乳溫度為1180°C,終乳溫度為 920°C，每道次壓下量在2(Γ40%，總壓下量為97 %;熱軋完成后采用水冷以60 °C/s的速度 冷卻至450°C，再空冷至常溫，制成熱乳板；厚度為4mm ; 將熱軋板在1100 °C進行固溶處理，固溶處理時間為35min，獲得低相對磁導率的不銹 鋼熱軋板，顯微組織為平均晶粒尺寸在25 μ m的奧氏體；相對磁導率1. 0019,屈服強度為 476MPa，抗拉強度為870 MPa，斷后伸長率51%。
【權利要求】
1. 一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板，其特征在于成分按重量百分比含c 0.03、. 08 %,Si ^0. 2 %,Μη 4^10 %,Cr 18^24 %,Ni 10^16 %,Mo 0.6^3 %,Nb 0.05^0.2 %,P ^0.04 %，S彡0. 04 %，N 0. fO. 5 %，余量為Fe ;其顯微組織為晶粒尺寸在25?35μπι的奧氏體；相 對磁導率< 1.002。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種低相對磁導率的不銹鋼熱軋板，其特征在于該熱軋板的 屈服強度為450?490MPa，抗拉強度為830?900 MPa，斷后伸長率彡45%。
3. -種權利要求1所述的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的制備方法，其特征在于按以 下步驟進行： (1) 按設定成分冶煉鋼水并澆鑄成鋼錠，其成分按重量百分比為C 0. 03、. 08 %，Si 彡 0.2 %，Mn 4?10 %，Cr 18?24 %，Ni 1(Γ16 %，Mo 0.6?3 %，Nb 0.05?0.2 %，P 彡 0.04 %， S 彡 0· 04 %，N 0· 1 ?0· 5 %，余量為 Fe ; (2) 將鋼錠鍛造成板坯，鍛造溫度為122(T1270°C，鍛造比為:Γ6,鍛造完成后空冷至室 溫； (3) 將空冷后的板坯加熱至120(Tl250 °C，進行6~8道次熱乳，開軋溫度為 115(Tll80°C，終軋溫度為88(T920°C，總壓下量為85?97 % ;熱軋完成后以ΚΓ60 °C /s的 速度冷卻至45(T700 °C，再空冷至常溫，制成熱軋板； (4) 將熱軋板在100(Γ1100 °C進行固溶處理，固溶處理時間為3(T50 min，獲得低相對 磁導率的不銹鋼熱軋板。
4. 根據(jù)權利要求3所述的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的制備方法，其特征在于步驟 (3)中的熱軋時每道次壓下量在2(Γ40%。
5. 根據(jù)權利要求3所述的低相對磁導率的不銹鋼熱軋板的制備方法，其特征在于所述 的以ΚΓ60 °C /s的速度冷卻至45(T700 °C是采用水冷進行冷卻。
【文檔編號】C21D8/12GK104195458SQ201410380123
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權日:2014年8月5日
【發(fā)明者】李長生, 陳禮清, 馬彪, 王治國, 劉英偉, 孫吉明 申請人:東北大學, 徐州勝海機械制造科技有限公司