一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼及其制造方法

一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼及其制造方法
【專利摘要】一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼及其制造方法，其化學(xué)成分重量百分比為：C?0.06～0.10%，Si?0.51～0.8%，Mn?11.5～12.5%，Cr?17.0～18.0%，Ni?2.51～3.50%，N?0.15～0.20%，Sn?0.15～0.50%，Mo?0.30～0.50%，Mo+W/20.30～0.75%，Cu?2.0～2.5%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；同時，選下列一種以上元素：V≤0.1%、Nb≤0.1%，且，30Sn%+5Mo%+2.5W%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn%≥9.0。本發(fā)明通過Cu-Mo-Sn-Si合金化，彌補(bǔ)鎳元素降低和添加錳對耐酸腐蝕性能的不利影響，使材料具有優(yōu)于304的耐點(diǎn)蝕性能和耐還原性酸腐蝕的性能；同時控制Md30/50溫度低于-75℃，奧氏體穩(wěn)定性優(yōu)于304和305，確保材料冷加工變形量≤50%時，不產(chǎn)生磁性的馬氏體相變，硬態(tài)材料仍保持無磁特性。
【專利說明】一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精密電子用含氮節(jié)鎳不銹鋼及其制造方法，尤其一種耐蝕性優(yōu)良的Cu-Mo-Sn-Si合金化無磁硬態(tài)節(jié)鎳奧氏體不銹鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼硬態(tài)材料常用于電子、儀器儀表等行業(yè)。常用的不銹鋼硬態(tài)材料主要為300系奧氏體不銹鋼中的S30400 (304)和S30100 (301)。所謂的硬態(tài)不銹鋼是指將不銹鋼板或者鋼帶進(jìn)行調(diào)質(zhì)軋制，給予鋼帶一定的冷軋壓下量，冷加工后不做退火處理，獲得硬態(tài)不銹鋼產(chǎn)品。硬態(tài)不銹鋼一般比固溶處理(或退火處理)后的相同材料強(qiáng)度高、硬度高，因此材料更耐磨，使用壽命更長。
[0003]常用的不銹鋼硬態(tài)材料有304和301，其中304的耐蝕性較高，應(yīng)用較廣泛；301的耐蝕性低于304，一般用于制作軌道交通車輛。根據(jù)ASTM A240標(biāo)準(zhǔn)，304的標(biāo)準(zhǔn)成分為:C(0.08%, Si ( 0.75%, Mn ( 2.0%, Crl8.0 ~20.0%, Ni 8.0 ~10.5%, 一般地 304 的典型成分為 C 0.06%, Si 0.4%, Mn 1.0%, Cr 18%, Ni 8%。
[0004]退火態(tài)的304和301是無磁的。但是304、301等調(diào)質(zhì)軋制后產(chǎn)生大量的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，而馬氏體相具有磁性，因此導(dǎo)致整個材料帶有磁性。對于電子行業(yè)和儀器儀表行業(yè)，為了避免材料對設(shè)備的干擾，要求材料無磁。因此，硬態(tài)304不銹鋼在這些行業(yè)的應(yīng)用受到了限制。
[0005]因此開發(fā)了 Ni含量更高(10%Ni)的305不銹鋼，增加奧氏體相的穩(wěn)定性，抑制馬氏體相磁性相產(chǎn)生，因此305在冷軋壓下較小的條件下能夠保持無磁或者弱磁的特性。305中添加了更多的鎳，將導(dǎo)致材料成本升高20%以上，限制了材料的推廣和應(yīng)用。相似的還有中國專利CN90107850.6公開了一種單相奧氏體無磁不銹鋼，其化學(xué)成份為(重量％):C ≤ 0.08%, Si ( 1.5%, Mn 1.0 ~2.0%, Cr 13.2 ~14.95%, Ni 12.0 ~13.9%, Cu 2.5 ~
3.5%, P≤0.025%, S≤0.015%, Re 0.005~0.05%，其余為Fe。通過調(diào)整鋼種中的各元素含量范圍，使材料基體組織穩(wěn)定，經(jīng)20%~80%變形后，仍為單相奧氏體組織，而且導(dǎo)磁率性能穩(wěn)定。該發(fā)明鋼主要適用于制作電器設(shè)備零部件。其成分特點(diǎn)是鎳含量高達(dá)12.0~13.9%。
[0006]Md3(l/5(l=Md3(l/5(l=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo% 可以表征磁性相產(chǎn)生的傾向。如果Md3(l/5(l溫度越高，代表該材料中奧氏體相越不穩(wěn)定，材料發(fā)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變的趨勢就越明顯。Md3(l/5(l (304)=60°C,305不銹鋼的典型成分代入Md3(l/5(l溫度公式，計算得到Md3(l/5(l (305) =5°C?？梢?04的Md3(l/5(l溫度較高，易發(fā)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相相變，導(dǎo)致材料產(chǎn)生磁性，305相比更穩(wěn)定。
[0007]Mn、N等也降低Md3(l/5(l溫度，因此利用Mn、N取代鎳，形成和穩(wěn)定奧氏體相，開發(fā)出具有硬態(tài)無磁的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼成為重要發(fā)展方向。典型產(chǎn)品和專利包括:
[0008]日本金屬的NAS NM15M，其典型成分為 C 0.040/0.090，Mn 14.00/15.00，P ≤ 0.045，S ≤ 0.045，Ni 4.00/4.60，Cr 16.50/17.50，N 0.30/0.35。NAS NM15M 奧氏體穩(wěn)定性極高，Md3(l/5(l溫度低于-150°C，即使冷軋壓下50%以上，仍保持沒有磁性的優(yōu)良特性。
[0009]中國專利CN93121570.6公開了一種新型奧氏體無磁不銹鋼，其化學(xué)成分為:〈0.12%C,〈1.0%Si,10 ~13%Mn,〈0.03%P,〈0.03%S,12 ~14%Cr,4 ~6%Ni,1.5 ~2.5%Cu,〈0.02%Re，其余為 Fe，優(yōu)先選擇〈0.06 ~0.1%C,〈1.0%Si, 10 ~11%Μη,〈0.03%P,〈0.03%S,12~14%Cr，4~6%Ni, 1.5~2.5%Cu,≤0.02%Re，其余為Fe。其成分特點(diǎn)是含一定量的稀土元素，且Cr含量遠(yuǎn)低于304。專利指出該合金即使進(jìn)行深加工，也不會產(chǎn)生磁性。
[0010]中國發(fā)明專利CN01116097.7公開了一種精密沖切性優(yōu)良的奧氏體不銹鋼，成份為(C+1/2N) ( 0.060 質(zhì)量 ％，Si ^ 1.0 質(zhì)量 ％，Mn ( 5 質(zhì)量 ％，S ≤ 0.006 質(zhì)量 ％，Cr 為 15 ~20重量％，Ni為5~12質(zhì)量％，Cu ^ 5重量％，Mo為O~3.0質(zhì)量％及Fe和雜質(zhì)，條件由下述式確定的Md3(l/5(l值控制在-60~-10°C內(nèi)。冷軋后鋼板的硬度增加優(yōu)選為維氏硬度20%或更大。鋼板的金相組織在終退火狀態(tài)優(yōu)選調(diào)整到#8~#11晶粒度，該材料的沖切性能得到明顯提聞。
[0011]歐洲發(fā)明專利EP593158提出了一種含Cu含N的Cr-N1-Mn奧氏體不銹鋼，其中含 16.5-17.5%Cr, 6.4-8.0%Mn, 2.50-5.0%Ni,2.0-3.0%Cu,不大于 0.15%C,不大于 0.2%N,不大于l%Si，該合金的冷加工硬化低于201，耐蝕性則接近430。歐洲專利EP0694626A1公開了一種低成本奧氏體不銹鋼，其具有與AIS1-304奧氏體不銹鋼類似的加工性能、耐蝕和焊接性能，其成分含量為(重量 %):C<0.1%，Si〈0.5%, Mn9-ll%, Nil.5-3.5%, Cu<3%, Crl6_18%，Mo<3%, N0.1-0.2%，余量為 Fe。
[0012]含Mn-N的無磁不銹鋼能夠滿足調(diào)質(zhì)軋制成硬態(tài)產(chǎn)品時不產(chǎn)生磁性的要求，同時成本低于304。但是通過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的Mn-N無磁不銹鋼(I) Cr含量較低，添加了較高含量的Mn。Mn影響耐點(diǎn)蝕性的原因在于錳和硫形成MnS，或隨著鋼中錳量增加，MnS中的含鉻量降低，所引起的MnS夾雜在腐蝕介質(zhì)中的溶解，常常成為點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕的起始點(diǎn)。因此耐點(diǎn)蝕性能顯著低于304，比如專利CN93121570.6和CN90107850.6分別將Cr含量降低到 12~14%Cr和Cr 13.2~14.95%, Mn含量則達(dá)到10%以上。(2) Ni含量較低，Mn含量較高，因此材料耐酸性溶液腐蝕的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于304。精密電子用硬態(tài)無磁不銹鋼一般要經(jīng)過蝕刻處理，同時焊接過程中大量焊劑是酸性的，這些都導(dǎo)致材料使用環(huán)境是酸性的，因此材料容易發(fā)生酸性條件下的腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼及其制造方法，通過Cu-Mo-Sn-Si合金化，彌補(bǔ)了貴金屬鎳元素降低和添加錳對耐蝕性特別是耐酸腐蝕性能的不利影響，使材料具有優(yōu)于304的耐點(diǎn)蝕性能和耐還原性酸腐蝕的性能，能夠滿足酸性環(huán)境下的加工和使用要求；同時通過控制Md3(l/5(l溫度低于_75°C，奧氏體穩(wěn)定性優(yōu)于304和305，確保材料加工比如軋硬后，不產(chǎn)生磁性的馬氏體相變，因此硬態(tài)材料仍保持無磁的特性?？梢詮V泛用于電子、儀器儀表等精密電子行業(yè)，成本與304和305相比明顯降低，無磁和耐酸腐蝕性能則更優(yōu)。
[0014]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0015]—種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:C 0.06~
0.10%, Si 0.51 ~0.8%, Mn 11.5 ~12.5%, Cr 17.0 ~18.0%, Ν?2.51 ~3.50%, N 0.15 ~0.20%, Sn 0.15 ~0.50%, Mo 0.30 ~0.50%, Mo+ff/20.30 ~0.75%, Cu 2.0 ~2.5%,同時
還可選自下列一種以上元素:v ( 0.l%、Nb ( 0.1%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；且，同時滿足:
[0016]30Sn%+5Mo%+2.5ff%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn% ^ 9.0 ；
[0017]Md30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo% ≥-75 °C，奧氏體的穩(wěn)定性高于304和305 ；
[0018]1.70 ^ Creq:Nieq ^ 1.90,其中，Creq=%Cr+%Mo+l.5%Si ;Nieq=%Ni+20%N +30%C+0.33%Cu+0.l%Mn。
[0019]進(jìn)一步，成分配比還滿足:PREN=Cr%+3.3Mo%+16N% ≥ 18。
[0020]本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)回歸總結(jié)了耐酸腐蝕指數(shù)的模擬公式，成分配比滿足30Sn%+5Mo%+2.5ff%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn% ≥ 9.0，耐酸腐蝕性能優(yōu)于 304。
[0021 ] Md3o/5o=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo% ( -75 °C，確保冷軋壓下50%或者變形50%不產(chǎn)生磁性相。
[0022]1.70 ( CreqiNieq ( 1.90,其中 Creq=%Cr+%Mo+l.5%Si:Nieq=%Ni+20%N +30%C+0.33%Cu+0.l%Mn，確保材料具有室溫下全奧氏體組織。
[0023]PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%≥18，材料具有與304相當(dāng)?shù)哪忘c(diǎn)蝕性能。
[0024]在本發(fā)明奧氏體不銹鋼成分設(shè)計中，
[0025]C:C是強(qiáng)奧氏體形成元素，可以取代鎳促進(jìn)奧氏體形成，并穩(wěn)定奧氏體組織，顯著降低Md3tl75tl溫度，每添加0.1%C，可以使Md3_溫度降低46°C，有效抑制應(yīng)變過程中磁性馬氏體相的形成。但是當(dāng)碳含量過高時，碳與鉻結(jié)合后在晶界形成富鉻碳化物，導(dǎo)致晶間腐蝕。本發(fā)明鋼中優(yōu)選碳含量為0.06%~0.10%。
[0026]S1:Si是鐵素體形成和穩(wěn)定兀素。一般不銹鋼中含有0.2~0.6%的娃。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Fe-Cr-Mn-N1-N成分體系中Si改善耐酸腐蝕性能，與00Crl8Ni20Si6MoCu耐酸不銹鋼中規(guī)律類似。但是硅含量過高時加速金屬間相的析出。因此，本發(fā)明鋼中設(shè)計硅含量為0.51%~0.80%ο
[0027]Mn =Mn是一種奧氏體形成和穩(wěn)定元素，可以取代鎳獲得奧氏體組織；同時錳的添加可以顯著提高氮的溶解度；另外錳的添加也可以降低Md3自溫度，每添加1%Μη，可以使Md3(l/5(l溫度降低16°C，因此錳是本發(fā)明鋼的主要合金元素之一。但是錳惡化耐點(diǎn)蝕性能；尤其地，Mn還惡化耐酸腐蝕的性能，導(dǎo)致酸性條件下腐蝕加速。因此本發(fā)明經(jīng)過大量篩選，優(yōu)化Mn含量為11.5%~12.5%，通過Cu-Mo-Sn-Si合金化彌補(bǔ)Mn對耐蝕性帶來的不利影響。
[0028]Cr =Cr是鋼獲得耐腐蝕性能的最重要元素。鉻是顯著增強(qiáng)耐點(diǎn)蝕性能的元素，本發(fā)明鋼中鉻含量控制在17.0%以上。但鉻是主要的鐵素體形成元素，過高的鉻將導(dǎo)致材料中出現(xiàn)鐵素體相，不能保證室溫狀態(tài)下獲得完全無磁的奧氏體。本發(fā)明鋼中鉻含量控制在17.0% ~18.0%。
[0029]Ni:Ni是強(qiáng)烈的奧氏體形成和穩(wěn)定元素。鎳同時降低Md3Q/5Q溫度，提高奧氏體相穩(wěn)定性。但是鎳價格昂貴，因此本發(fā)明鋼中鎳含量控制在2.51%~3.50%。Ni的降低不利于耐酸腐蝕性能，計劃通過Cu-Mo-Sn-Si合金化彌補(bǔ)。
[0030]N:N是一種強(qiáng)奧氏體形成兀素。每添加0.1%的氮,可以使Md3(l/5(l溫度降低46°C,有效抑制應(yīng)變過程中磁性馬氏體相的形成氮和鑰的協(xié)同作用可以顯著提高耐點(diǎn)腐蝕性能和耐縫隙腐蝕性能。但是氮含量過高時，將提高熔煉和熱加工的難度，尤其是氮含量的提高將導(dǎo)致嚴(yán)重的熱軋邊裂，導(dǎo)致難以在現(xiàn)有產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)。因此，本發(fā)明鋼中氮含量控制在
0.15% ~0.20%O
[0031]Mo =Mo非常有利于提高鋼的耐腐蝕性能。鑰能顯著促進(jìn)鉻在鈍化膜中的富集，從而增強(qiáng)不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，顯著強(qiáng)化鋼中鉻的耐蝕作用。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Mo添加后，可以與Cu、S1、Sn等元素發(fā)生協(xié)同作用，極大提升材料在酸性環(huán)境下的耐蝕性。鑰含量過高將增加合金成本，因此本發(fā)明鋼中的鑰含量控制在0.30~0.50%。W的作用與Mo類似，但是效果只有Mo的一半。
[0032]Sn =Sn是固溶強(qiáng)化元素，使材料的強(qiáng)度提高，同時Sn能改善不銹鋼表面鈍化膜的特性，SnO2在鈍化膜中富集提高了其穩(wěn)定性和再修復(fù)能力從而提高了不銹鋼的耐蝕性。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在Cu、S1、Mo的協(xié)同下，Sn可以大大降低高錳低鎳奧氏體不銹鋼在酸性介質(zhì)中的腐蝕速率。尤其是在含Mn較高的成分體系中，Sn的加入可以降低Mn對耐酸性腐蝕的不利影響。但Sn是低熔點(diǎn)金屬，過高會引起熱加工時的熔融脆性。因此，本發(fā)明鋼中Sn 控制在 0.15 ~0.50wt%o
[0033]Cu:Cu是奧氏體形成元素，降低Md3(l/5(l溫度，改善成形性；Cu還可以提高還原性酸中不銹鋼的耐蝕性，尤其地本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Cu與Sn等復(fù)合添加產(chǎn)生協(xié)同作用，可以有效提高Sn、Mo等對耐蝕性的進(jìn)一步提高。過多的Cu也會降低鋼的熱加工性。因此，本發(fā)明鋼中控制Cu2.0~2.5%，彌補(bǔ)Mn的大量加入對耐酸腐蝕的不利影響。
[0034]V、Nb，作為可選元素，主要作用是細(xì)化組織，提高鋼液純凈度，提高熱加工性能，其含量均控制在0.1%以下。
[0035]常規(guī)奧氏體不銹鋼中無磁的奧氏體相是亞穩(wěn)定的，在冷加工或者冷變形過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相，使材料產(chǎn)生磁性，如SUS304不銹鋼，冷加工20%后，磁性相含量達(dá)到15%以上；冷加工50%后，磁性相25%以上。馬氏體相變產(chǎn)生的量由兩個因素決定:
[0036](I)奧氏體相的穩(wěn)定性。Md3自越低，越不容易產(chǎn)生磁性相；
[0037](2)調(diào)質(zhì)軋制時的冷軋變形量。變形量越大，磁性相含量就越多。
[0038]通過對調(diào)質(zhì)軋制工藝的大量實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明鋼種可以施加O~50%的冷加工變形量，確保不產(chǎn)生磁性相。因此，如果保證調(diào)質(zhì)軋制后無磁性相(即磁性相含量為0)，調(diào)質(zhì)軋制工藝需嚴(yán)格控制冷加工變形量< 50%。
[0039]本發(fā)明成分設(shè)計過程中，遵循以下原則:
[0040](I) N1、N、C、Mn、Cu等是奧氏體形成元素，Cr、Mo、Si等是鐵素體形成元素,必須保證足夠的奧氏體形成元素，首先確保材料在未冷加工之前具有無磁的全奧氏體組織。
[0041]采用鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量來參考，Creq=%Cr+%Mo+l.5%Si, Nieq=%Ni+20%N +30%C+0.33%Cu+0.1%Μη-0.01%Mn2。 本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)控制
1.70 ( CreqiNieq ( 1.90,其中 Creq==%Cr+%Mo+l.5%Si，Nieq=%Ni+20%N +30%C+0.33%Cu+0.l%Mn，可以確保材料具有室溫下全奧氏體組織。
[0042](2)本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)Md3Q/5Q ( -75°C時，材料即使經(jīng)過50%冷軋壓下或者應(yīng)變處理(冷軋或應(yīng)變后不退火， 直接使用)，仍能保持完全無磁的特性。
[0043]因此，控制Md3(l/5(l ( -75°C，確保冷軋壓下50%或者變形50%不產(chǎn)生磁性相。與304的Md3tl75tl溫度(50°C )和305的Md3(l/5(l溫度(27°C )相比均顯著降低，因此材料的奧氏體相更穩(wěn)定。
[0044](3)本發(fā)明的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼通過Cu-Mo-Sn-Si合金化，彌補(bǔ)了貴金屬鎳元素降低和添加錳對耐蝕性特別是耐酸腐蝕性能的不利影響，確保30Sn%+5Mo%+2.5ff%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn% ^9.0,使材料耐酸腐蝕性能優(yōu)于304，能夠滿足酸性環(huán)境下的加工和使用要求?？刂芇REN=Cr%+3.3Mo%+16N%≥18，確保材料具有與304相當(dāng)?shù)哪忘c(diǎn)蝕性能。
[0045](4)對成本的影響。Ni和Mo是增加成本的關(guān)鍵因素，因此本發(fā)明控制Mo含量低于0.50%, Ni含量低于3.50%,因此材料成本顯著低于304奧氏體不銹鋼。
[0046](5)對力學(xué)和熱加工性能的影響。N是獲得和穩(wěn)定奧氏體組織、降低磁性馬氏體相出現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一，同時N、Mn取代Ni后可以降低成本，但是N含量過高導(dǎo)致冶煉和加工難度加大，同時影響成型等性能。
[0047]本發(fā)明所述耐蝕性優(yōu)良的無磁硬態(tài)節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，包括以下步驟:
[0048]I)冶煉、鑄造
[0049]按上述成分冶煉，模鑄或 連鑄形成鑄坯，然后其化學(xué)成分重量百分比為:C
0.06 ~0.10%, Si 0.51 ~0.80%, Mn 11.5 ~12.5%, Cr 17.0 ~18.0%, Ni 2.51 ~3.50%, N
0.15 ~0.20%, Sn 0.15 ~0.50%, Mo0.30 ~0.50%,Mo+ff/2 0.30 ~0.75%, Cu 2.0 ~2.5%,同時還可選自下列一種以上元素:V ( 0.1%、Nb ( 0.1%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；采用常規(guī)的真空感應(yīng)爐、電爐-AOD雙聯(lián)冶煉或電爐-AOD-LF冶煉，冶煉后模鑄或連鑄成鑄坯，Mn在AOD中加入；所述的連鑄過熱度為30~80°C，板坯拉速為0.6~2m/min ；
[0050]2)鍛造或熱軋，連鑄板坯放入輥底式加熱爐加熱到1100~1250°C，在熱連軋機(jī)組上軋制到所需厚度后卷??；
[0051]3)將熱軋鋼板進(jìn)行退火酸洗，然后繼續(xù)冷軋至不同厚度；將冷軋鋼板退火酸洗，獲得常規(guī)的冷軋產(chǎn)品；
[0052]4)軋硬，將冷軋產(chǎn)品繼續(xù)壓下O~50%，稱為軋硬或調(diào)質(zhì)軋制，從而獲得更高的強(qiáng)度和硬度；軋硬后獲得360~1590MPa高強(qiáng)度的同時，鋼板中不產(chǎn)生磁性的馬氏體相。
[0053]進(jìn)一步，材料調(diào)質(zhì)軋制后，當(dāng)冷加工變形量< 50%時，鋼板中磁性的馬氏體相含量為零，材料仍保持完全無磁的特性。
[0054]在本發(fā)明制造方法中，采用常規(guī)的真空感應(yīng)爐、電爐-AOD雙聯(lián)冶煉或電爐-AOD-LF冶煉，冶煉后模鑄或連鑄成鑄坯，Mn在AOD中加入，可以有效提高收得率。
[0055]軋硬，又稱調(diào)質(zhì)軋制。將冷軋退火鋼板壓下O~50%，獲得不同程度的高硬度(具體可分為半硬態(tài)，全硬態(tài)，超硬態(tài)等)和強(qiáng)度，同時材料保證完全無磁性，滿足精密電子等行業(yè)的應(yīng)用。
[0056]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0057]現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼304冷軋硬態(tài)產(chǎn)品具有磁性，無法滿足精密電子無磁部件的應(yīng)用。同時304中貴重元素鎳的含量達(dá)到8%，材料成本較高；高鎳的奧氏體不銹鋼305中奧氏體比304更穩(wěn)定，可以保證在一定壓下量條件下硬態(tài)產(chǎn)品中不產(chǎn)生磁性的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相，但是305中貴元素鎳的含量高于10.5%,因此成本比304更高，限制了其應(yīng)用。本發(fā)明通過合理利用C、N、N1、Mn、Cu穩(wěn)定奧氏體相的作用，控制Md3(l/5(l溫度低于_75°C，經(jīng)過冷軋成硬態(tài)產(chǎn)品時，不產(chǎn)生磁性的馬氏體相變，因此材料仍保持無磁的特性。同時成本低于304。
[0058]現(xiàn)有的含氮節(jié)鎳奧氏體不銹鋼產(chǎn)品和專利采用降低材料中的Ni和Cr含量，以降低成本，但耐蝕性(PREN值)低于傳統(tǒng)的304。如中國發(fā)明專利CN1129259公開了一種能節(jié)鎳鉻的含氮奧氏體不銹鋼，Cr含量也顯著降低到10~15%，這將導(dǎo)致耐蝕性遠(yuǎn)低于304。中國發(fā)明專利CN101338403中Mn優(yōu)選為9.0~10.0% ；Cr優(yōu)選為15.5~16.0% ；Ni含量優(yōu)選為
1.8~2.0%,耐蝕性同樣低于304。前文所述中國發(fā)明專利CN93121570.6和CN90107850.6分別將Cr含量降低到12~14%Cr和Crl3.2~14.95%，材料的耐蝕性將遠(yuǎn)低于18%Cr的304奧氏體不銹鋼。
[0059]現(xiàn)有的無磁奧氏體不銹鋼存在耐蝕性(包括耐點(diǎn)蝕和耐酸性環(huán)境腐蝕性能)低于304，尤其是Ni含量降低和添加大量Mn后耐酸性介質(zhì)腐蝕性能下降。
[0060]本發(fā)明的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼通過Cu-Mo-Sn-Si合金化，彌補(bǔ)了貴金屬鎳元素降低和添加錳對耐蝕性特別是耐酸腐蝕性能的不利影響，使材料具有優(yōu)于304的耐點(diǎn)蝕性能和耐還原性酸腐蝕的性能,能夠滿足酸性環(huán)境下的加工和使用要求。
[0061]現(xiàn)有的相關(guān)專利中，主要是對鐵素體或馬氏體不銹鋼進(jìn)行Sn微合金化改善機(jī)械加工性能或者耐氯離子腐蝕性能，如中國專利CN1977062A在16~25wt%Cr鐵素體不銹鋼中添加小于0.15wt%的Sn，可作為低切削時的機(jī)械加工性改良添加劑。
[0062]日本專利JP62278252A，在含有7. 5~30wt%的Cr和小于40wt%的Ni的特殊鋼中添加0.005~0.7wt%的Sn改善切削性。
[0063]中國專利CN101981217A在10~14wt%的Cr馬氏體不銹鋼中，通過添加0.005~
1.0wt%的Sn，可提高在氯化物環(huán)境下的耐銹性。
[0064]中國專利CN201310092553公開了一種含Sn奧氏體不銹鋼及其制造方法，其成分體系為高鑰高鎳體系，產(chǎn)品接近316L。具體化學(xué)成分的重量百分含量為:C ( 0.030%,Si ( 1.00%, Mn ( 2.00%, P ≤ 0.045%, S ≤ 0.030%, Ni:10.00 ~15.00%, Cr:16.00 ~18.50%, Mo:2.00 ~3.00%, N ≤ 0.10%, Sn:0.01 ~1.00%, Cu ( 1.2%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。通過Sn微合金化,進(jìn)一步改善了高Ni含Mo的316L奧氏體不銹鋼的耐還原性硫酸腐蝕性能。
[0065]本發(fā)明針對Mn含量高、Ni含量低的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼，通過Cu-M0-Sn-Si合金化，彌補(bǔ)了貴金屬鎳元素降低和添加錳對耐蝕性特別是耐酸腐蝕性能的不利影響，使材料具有優(yōu)于304的耐點(diǎn)蝕性能和耐還原性酸腐蝕的性能，能夠滿足酸性環(huán)境下的加工和使用要求。材料耐酸腐蝕和冷加工保持無磁的特性優(yōu)于304，同時成本更低。為要求無磁和優(yōu)良耐蝕性尤其是耐點(diǎn)蝕和酸性介質(zhì)腐蝕的精密電子行業(yè)提供了一種高性能，更經(jīng)濟(jì)的材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2的合金金相圖。
[0067]圖2為本發(fā)明實(shí)施例7和對比例I經(jīng)過不同冷軋壓下后磁性相的含量。
【具體實(shí)施方式】
[0068]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0069]本發(fā)明實(shí)施例以電爐-AOD-LF冶煉的生產(chǎn)流程為例:將鉻鐵、鎳鐵、鑰鐵、純銅以及廢鋼等加入電爐進(jìn)行融化，熔清后將鋼液倒入AOD爐，在AOD爐內(nèi)加Mn、脫C、脫S和增N、控N的吹煉，當(dāng)冶煉成分達(dá)到要求時，將鋼液倒入中間包，并在立彎式連鑄機(jī)上進(jìn)行澆鑄。連鑄的過熱度為30~80<€,板還拉速為0.6~2m/min。將連鑄板還放入棍底式加熱爐加熱到1100~1250°C，在熱連軋機(jī)組上軋制到所需厚度后卷取后退火酸洗。后續(xù)進(jìn)行冷軋退火酸洗。然后根據(jù)用戶需要的硬度和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)質(zhì)軋制，壓下量O~50%，最終獲得耐蝕性優(yōu)良的無磁硬態(tài)節(jié)鎳奧氏體不銹鋼產(chǎn)品。
[0070]實(shí)施例2的合金金相圖如圖1所示(室溫為奧氏體組織)，試樣經(jīng)電解腐蝕，腐蝕劑為飽和的草酸溶液，腐蝕電流0.2~0.4A/cm2。
[0071]表1所示為本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分，其成分余量為Fe。表2所示為本發(fā)明實(shí)施例鋼Md3tix5tl溫度、鉻鎳當(dāng)量、點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN、耐酸性腐蝕系數(shù)模擬值等。
[0072]表1同時給出了作為對比例的標(biāo)準(zhǔn)304奧氏體不銹鋼和Mn-N系節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分。
[0073]由表2和表3可見，傳統(tǒng)的Fe-Cr-Mn-N1-N系節(jié)鎳奧氏體不銹鋼(對比例2)的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量和耐酸腐蝕系數(shù)等均顯著低于304，無法滿足使用。表2測試數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明鋼耐點(diǎn)蝕性能和耐還原性酸腐蝕性能優(yōu)于304，更遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼體系，能夠滿足酸性環(huán)境下的加工和使用要求。
[0074]表3給出了本發(fā)明鋼以及對比鋼種軋硬態(tài)20%后的力學(xué)性能，利用磁性測試儀檢測了不同冷加工壓下后材料中磁性馬氏體相的含量，并與304進(jìn)行了對比。力學(xué)性能均取自冷軋板，采用JIS13B標(biāo)準(zhǔn)加工和檢測。
[0075]本發(fā)明鋼同時控制Md3(l/5(l溫度低于_75°C，奧氏體穩(wěn)定性優(yōu)于304和305,硬態(tài)材料不產(chǎn)生磁性的馬氏體相變，保持無磁的特性，而304的磁性相含量達(dá)到O~35%不等，因此本發(fā)明硬態(tài)鋼具有更穩(wěn)定的無磁 性能，從而滿足精密電子行業(yè)的需求(圖2對比了實(shí)施例7和對比例I經(jīng)不同冷軋壓下后磁性相含量)。
[0076]本發(fā)明比304和現(xiàn)有的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼更適合應(yīng)用于電子儀器、設(shè)備等耐點(diǎn)蝕和酸洗腐蝕要求高且要求必須無磁的領(lǐng)域。
[0077]表1單位:重量百分比
[0078]
【權(quán)利要求】
1.一種精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分比為:C0.06~0.10%, Si 0.51 ~0.8%, Mn 11.5 ~12.5%, Cr 17.0 ~18.0%, Ν?2.51 ~3.50%, N 0.15 ~0.20%, Sn 0.15 ~0.50%, Mo 0.30 ~0.50%, Mo+ff/20.30 ~0.75%, Cu 2.0 ~2.5%,同時選下列一種以上元素:v ( 0.1%> Nb ( 0.1%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；且,滿足:
30Sn%+5Mo%+2.5ff%+Ni%+Cu%+0.5Si%-0.25Mn% ^ 9.0 ；
Md30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo% ( -75°C ；
1.70 ( Creq:Nieq ( 1.90，其中，Creq=%Cr+%Mo+l.5%S1、
Nieq=%Ni+20%N + 30%C+0.33%Cu+0.l%Mn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼，其特征是，成分配比還滿足:PREN=Cr%+3.3Mo%+16N% ≥ 18。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼的制造方法，包括以下步驟: 1)冶煉、鑄造 按上述成分冶煉，模鑄或連鑄形成鑄坯，然后其化學(xué)成分重量百分比為:c 0.06~0.10%, Si 0.51 ~0.80%, Mn 11.5 ~12.5%, Cr 17.0 ~18.0%, Ni 2.51 ~3.50%, N 0.15 ~0.20%, Sn 0.15 ~0.50%, Mo0.30 ~0.50%, Mo+ff/20.30 ~0.75%, Cu 2.0 ~2.5%,同時確保另外還可選自下列的一種或多種元素:v<0.l%,Nb ^ 0.1%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；采用常規(guī)的真空感應(yīng)爐、電爐-AOD雙聯(lián)冶煉或電爐-AOD-LF冶煉，冶煉后模鑄或連鑄成鑄還，Mn在AOD中加入；所述的連鑄過熱度為30~80<€,板還拉速為0.6~2m/min ； 2)鍛造或熱軋，連鑄板坯放入輥底式加熱爐加熱到1100~1250°C，在熱連軋機(jī)組上軋制到所需厚度后卷?。? 3)將熱軋鋼板進(jìn)行退火酸洗，然后繼續(xù)冷軋至不同厚度；將冷軋鋼板退火酸洗，獲得常規(guī)的冷軋產(chǎn)品； 4)軋硬，將冷軋產(chǎn)品繼續(xù)壓下O~50%，稱為軋硬或調(diào)質(zhì)軋制，從而獲得更高的強(qiáng)度和硬度；軋硬后獲得360~1590MPa高強(qiáng)度的同時，鋼板中不產(chǎn)生磁性的馬氏體相。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精密電子用無磁硬態(tài)奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征是，材料調(diào)質(zhì)軋制后，當(dāng)冷加工變形量< 50%時，鋼板中磁性的馬氏體相含量為零，材料仍保持完全無磁的特性。
【文檔編號】C22C33/04GK103741066SQ201310728556
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張偉, 鄭濤, 劉圣磊, 陳炳銓, 胡錦程, 王治宇, 宋紅梅 申請人:寶鋼不銹鋼有限公司