一種抗菌馬氏體不銹鋼的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成：C：0.1～0.3％，Si：1.2～1.4％，Mn：1.6～1.8％，Cr：14～16％，Ni：1.5～1.7％，Cu：1.6～2.0％，Ag：0.5～0.7%，Nb：1.2～1.4％，Ti：0.3～0.5％，W：1.2～1.4％，Mo:3.4～3.6％，余量為Fe及不可避免的雜質，同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε～Cu。
【專利說明】一種抗菌馬氏體不銹鋼
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼鐵材料領域，特別涉及一種馬氏體不銹鋼。
【背景技術】
[0002]抗菌不銹鋼是將傳統的材料學與新興的抗菌技術結合起來而研究開發出的新產品。抗菌不銹鋼兼具結構材料和功能材料的雙重特性，既具有一般不銹鋼作為構件的裝飾和美化作用，又具有抗菌、殺菌的自清潔作用，投放市場以來很受歡迎，在廚房設備、食品工業的工作臺及器皿、醫療器械、日常生活中的餐具及掛毛巾支架，冷藏柜的托架等領域全面推廣使用，公共場所的一些設施如公交汽車的扶手、樓梯扶手、電話亭、護欄等為杜絕交叉感染也適用抗菌不銹鋼。
[0003]以往開發的抗菌不銹鋼多以添加銅元素為主，含銅抗菌不銹鋼的生產需要增加特殊的熱處理工藝，且較高含量的銅會使材料在連鑄和熱加工時產生裂紋，因此在冶煉時銅的添加量受到嚴格限制，其抗菌性也受到影響。含銀抗菌不銹鋼的生產不需要增加特殊的熱處理工藝，且熱成形性好、生產可行性強、長效抗菌性好、其成本與含銅抗菌不銹鋼基本相當。因此，含銀抗菌不銹鋼的發展潛力巨大，是未來抗菌不銹鋼研發和生產的重點，但是，Ag在不銹鋼中溶解度很小，容易形成偏析，從而降低了抗菌性。如果加入量過多，會破壞不銹鋼的原有加工性能及耐腐蝕等性能，并增加成本，因此研究如何使Ag元素均勻分布于不銹鋼中是解決含Ag抗菌不銹鋼生產的關鍵技術。
[0004]中國專利公開公報CN1272889A公開的含Ag抗菌不銹鋼中含有:10% (重量)以上的鉻、0.001~0.30% (重量)的Ag、或者還含有0.001~1.0% (重量)的V，另外在不銹鋼中分散有0.0005%以上的氧化銀，該氧化銀含量為銀含量的1.1倍以下，為了將氧化銀均勻分散于不銹鋼中，當進行熔融鋼的連鑄時，連鑄速率限定在0.8~1.6米/分鐘。又如中國專利公開公報CN1256716A公開的抗菌不銹鋼的成分為:10% (重量)以上的鉻、0.001~1% (重量)的Ag、或者進一步含有選自Sn:0.0002~0.02% (重量)、Zn:0.002~0.02%(重量)、Pt:0.0002~0.02 % (重量)中的I種或I種以上，為了使平均為500 μ m以下的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物中的I種以上分散于該不銹鋼中，合計面積率為0.001%以上，為了使銀粒子、銀氧化物和銀硫化物均勻分散，連鑄速率限定在0.8~1.6米/分鐘。可見，這兩種含Ag抗菌不銹鋼均采用控制連鑄速率，使銀粒子及銀化物均勻地分布于合金中，從而獲得高的抗菌率，這樣就要求一定的冶煉和連鑄設備及熟練的操作技術。
[0005]中國專利公開公報CN1789471A公開了一種奧氏體抗菌不銹鋼，該抗菌不銹鋼是在普通300系奧氏體不銹鋼中加入0.1~10% (重量)的Cu-Ag-Zn三元中間合金，但Cu-Ag-Zn三元中間合金的最佳成分不易掌握，且Zn會對不銹鋼的熱加工性能產生不良影響，此外，該抗菌不銹鋼還需經過水淬熱處理，工藝較為復雜。
[0006]中國專利公開公報CN1664154A也公開了一種奧氏體抗菌不銹鋼，其含N量達到
0.06~0.3 %，增加了煉鋼成本， 且其含Cu量為1.0~3.0 %，需經水淬和時效處理，工藝復雜。
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種抗菌馬氏體不銹鋼。
[0008]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0009]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.1~0.3%，S1:1.2 ~1.4%，Mn:1.6 ~1.8%，Cr:14 ~16%，N1:1.5 ~1.7%，Cu:1.6 ~
2.0 %, Ag:0.5 ~0.7%, Nb:1.2 ~1.4 %，Ti:0.3 ~0.5 %，W:1.2 ~1.4 %，Mo:3.4 ~3.6%,余量為Fe及不可避免的雜質，同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0010]優選，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.15~0.25%，S1:1.25~
1.35%，Mn:1.65 ~1.75%，Cr: 14.5 ~15.5 %，N1:1.55 ~1.65 %，Cu:1.7 ~1.9 %，Ag:0.55 ~0.65%, Nb:1.25 ~1.35%, Ti:0.35 ~0.45%, W:1.25 ~1.35%, Mo:3.45 ~
3.55%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0011]最優選，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.20%，Si:1.30%, Mn:1.70%, Cr:15.0%, Ni:1.60%, Cu:1.8%, Ag:0.60%, Nb:1.30%, Ti:0.40%, W:1.30%,Mo:3.50%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0012]本發明的合金化元素的成分設計原理為:
[0013]Cu和Ag:其抗菌作用的重要成分，當銅含量較低時，即使經過抗菌處理，不銹鋼基體中亦形成不了均勻彌散分布的納米級析出相ε~Cu,從而不能表現出抗菌性能。而當銅含量過高后，除生產成本大幅提高外，過量的銅將降低材料的機械加工性能和耐腐蝕性能。銀的抗菌機理為:1)銀離子與細胞膜和膜蛋白結合，破壞細菌立體結構，致使細菌死亡；2)銀能將氧催化成活性氧，活性氧具有殺菌能力。研究表明，銀抗菌能力是銅的100倍，且無需時效處理，加入銀的合金成本被合金加入量的減少和工藝成本的降低部分抵消。所以本
【發明者】還選擇銀作為抗菌元素。同時，鋼中原有加入的銅在時效形成ε-Cu相后可以促進銀離子在鋼表面鈍化膜的穿越能力，形成復合抗菌機制，最大限度達到抗菌效果。本
【發明者】通過實驗摸索，將銀加入量控制在0.5~0.7%。
[0014]C和Cr:是使鋼鈍化并賦予良好耐蝕性的元素，Cr含量一般要在12重量％以上以確保足夠的耐蝕性。馬氏體不銹鋼中Cr與C的交互作用使鋼在高溫時具有穩定的Y相區。為了使鋼在淬火時產生馬氏體相變，Cr與C之間存在一個相互依存關系。通常，低C含量的鋼中Cr含量不能太高，隨著鋼中C含量增加，Cr含量可相應提高。隨著鋼中C含量的提高，淬火后的硬度隨之增高，同時鋼的強度相應提高，而塑性相應降低，綜合考慮確定C:0.1~
0.3%, Cr:14 ~16%。
[0015]Si和Mn:是不銹鋼中不可缺少的，除作為合金元素外還可作為脫氧劑，但當其含量超過本發明的范圍時,不僅不利于生產,也不利于材料本身的性能。Mo:能改善鋼的耐蝕性，還能提高鋼的強度和硬度以及增強二次硬化效應。
[0016]Nb和T1:能細化晶粒，對析出相的均勻彌散分布起促進作用，從而提高不銹鋼的抗菌性能和耐腐蝕性能。
[0017]N1:能提高鋼的耐蝕性，能提高馬氏體不銹鋼的回火穩定性。
[0018]W:添加適量的W可形成適量的碳化物，從而提高材料的綜合性能。[0019]本發明的有益效果為:
[0020]本發明優選對不銹鋼的化學成分進行了優化設計，采用正交試驗，篩選出最佳的Cu和Ag的含量范圍，同時考慮耐蝕性以及機械性能等綜合性能，篩選出合金化元素S1、Mn、Cr、N1、Nb、T1、W和Mo的最佳含量范圍，使得各合金化元素所起到的技術效果相互協同，使得不銹鋼除了具有優異的抗菌性能外，還保持良好的機械性能和耐腐蝕性能，使得該抗菌馬氏體不銹鋼的綜合性能最佳。
【具體實施方式】
[0021]實施例一
[0022]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.1%，Si:1.4%, Mn:1.6%, Cr:16%, Ni:1.5%, Cu:2.0%, Ag:0.5%, Nb:1.4%, Ti:0.3%, W:1.4%, Mo:3.4%,余量為Fe及不可避免的雜質；同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0023]實施例二 [0024]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.3%，Si:1.2%, Mn:1.8%, Cr:14%, N1:1.7%, Cu:1.6%, Ag:0.7%, Nb:1.2%, T1:0.5%, W:1.2%, Mo:3.6%，余量為Fe及不可避免的雜質；同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0025]實施例三
[0026]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.15%,Si:1.35%, Mn:1.65 %, Cr:15.5%, N1:1.55%, Cu:1.9%, Ag:0.55%, Nb:1.35%, Ti:
0.35%,ff:1.35%,Mo:3.45%,余量為Fe及不可避免的雜質；同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0027]實施例四
[0028]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.25 %，Si:1.25%, Mn:1.75%, Cr -.14.5%, N1:1.65%, Cu:1.7%, Ag:0.65%, Nb:1.25%, Ti:
0.45%,ff:1.25%,Mo:3.55%,余量為Fe及不可避免的雜質；同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0029]實施例五
[0030]一種抗菌馬氏體不銹鋼，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.2%，Si:1.3%, Mn:1.7%, Cr:15%, N1:1.6%, Cu:1.8%, Ag:0.6%, Nb:1.3%, T1:0.4%, W:1.3%, Mo:3.5%，余量為Fe及不可避免的雜質；同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
[0031] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
1.一種抗菌馬氏體不銹鋼，其特征在于，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.I ~0.3%，S1:1.2 ~1.4%，Mn:1.6 ~1.8%，Cr:14 ~16%，N1:1.5 ~1.7%，Cu:1.6 ~2.0%，Ag:0.5 ~0.7%,Nb:1.2 ~1.4%，T1:0.3 ~0.5%，W:1.2 ~1.4% ,Mo: 3.4 ~3.6%,余量為Fe及不可避免的雜質，同時，所述抗菌馬氏體不銹鋼的基體中均勻彌散分布著納米級析出相ε~Cu。
2.如權利要求1所述的一種抗菌馬氏體不銹鋼，其特征在于，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.15 ~0.25%,Si:1.25 ~1.35%,Mn:1.65 ~1.75%,Cr:14.5 ~15.5%, Ni:1.55 ~1.65%, Cu:1.7 — 1.9%, Ag:0.55 ~0.65%, Nb:1.25 ~1.35%, Ti:0.35~0.45%, W:1.25~1.35%, Mo:3.45~3.55%，余量為Fe及不可避免的雜質。
3.如權利要求1所述的一種抗菌馬氏體不銹鋼，其特征在于，該不銹鋼以重量百分數計由下列組份組成:C:0.20%, Si:1.30%, Mn:1.70%, Cr:15.0%, Ni:1.60%, Cu:1.8%,Ag:0.60%, Nb:1.30%, T1:0.40%, W:1.30%, Mo:3.50%，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
【文檔編號】C22C38/58GK103667975SQ201210327222
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】周明華 申請人:無錫新大中薄板有限公司