延展性優異的鐵素體系不銹鋼材及其制造方法與流程

本發明涉及延展性優異的鐵素體系不銹鋼材及其制造方法，更詳細地，涉及提高了因延展性低于奧氏體系不銹鋼材而難以應用于要求高延展性的用途中的鐵素體系不銹鋼材的延展性的新型鐵素體系不銹鋼材及其制造方法。
背景技術：
：鐵素體系不銹鋼材中所添加的昂貴合金元素少，同時還具有優異的耐蝕性，因此與奧氏體系不銹鋼材相比，價格競爭力高。鐵素體系不銹鋼材用于建筑材料、運輸設備、廚房器具等用途，但由于延展性差而在很多領域中不能代替奧氏體系不銹鋼材。對此，正在積極開展通過提高延展性來謀求擴大用途的研究。為了解決該問題，不斷嘗試通過限制析出物的總量或數量來提高鐵素體系不銹鋼材的延展性，但目前為止還沒有獲得有意義的研究成果。技術實現要素：要解決的技術問題本發明的一方面的目的在于，提供延展性優異的鐵素體系不銹鋼材及其制造方法。本發明所要解決的技術問題不限于以上內容。本發明所要解決的附加技術問題記載于整個說明書的內容中，本領域技術人員在通過本發明的說明書來理解本發明所要解決的附加技術問題時，不存在任何困難。技術方案本發明一方面的一個實施方案提供鐵素體系不銹鋼材，其以重量％計，包含：c：0.005～0.1％、si：0.01～2.0％、mn：0.01～1.5％、p：0.05％以下、s：0.005％以下、cr：10～30％、ti：0.01～0.10％、al：0.01～0.15％、n：0.005～0.03％、余量fe及不可避免的雜質，并且鐵素體基體中，包含3.5×106個/mm2以下的ti(cn)獨立析出物。本發明一方面的另一個實施方案提供鐵素體系不銹鋼材，其以重量％計，包含：c：0.005～0.1％、si：0.01～2.0％、mn：0.01～1.5％、p：0.05％以下、s：0.005％以下、cr：10～30％、ti：0.01～0.10％、al：0.01～0.15％、n：0.005～0.03％、余量fe及不可避免的雜質，并且鐵素體基體中，包含ti(cn)獨立析出物和以tin夾雜物作為核而析出的ti(cn)附屬析出物，且由下式1定義的p為60％以下(0％除外)。[式1]p(％)＝{ns/(ns+nc)}×100(其中，ns表示ti(cn)獨立析出物的每單位面積的數量(個/mm2)，nc表示ti(cn)附屬析出物的每單位面積的數量(個/mm2))。此時，所述ti(cn)獨立析出物的粒徑可以為0.01μm以上。此時，所述ti(cn)獨立析出物的平均粒徑優選為0.15μm以下。此時，所述tin夾雜物的平均粒徑優選為2μm以上。此時，所述不銹鋼材的延伸率可以為34％以上。本發明的另一方面，提供鐵素體系不銹鋼材的制造方法，其特征在于，包括將鋼水鑄造成鋼坯的步驟，所述鋼水以重量％計，包含：c：0.005～0.1％、si：0.01～2.0％、mn：0.01～1.5％、p：0.05％以下、s：0.005％以下、cr：10～30％、ti：0.01～0.10％、al：0.01～0.15％、n：0.005～0.03％、余量fe及不可避免的雜質，對所述鋼水進行鑄造時，以所述鋼坯的表面溫度為基準，在1100～1200℃溫度下，將平均冷卻速度控制在5℃/sec以下(0℃/sec除外)。此時，優選地，在對所述鋼水進行鑄造時，以所述鋼坯的表面溫度為基準，在1000～1250℃的溫度下，將平均冷卻速度控制在5℃/sec以下(0℃/sec除外)。此時，將所述鋼水鑄造成鋼坯后，可以進一步包括以下步驟：對所述鋼坯進行熱軋，從而獲得熱軋板；以及在450～1080℃的溫度下，對所述熱軋板進行1～60分鐘的熱軋板退火。有益效果本發明的鐵素體系不銹鋼材具有非常優異的延展性的優點。附圖說明圖1是對發明例1的熱軋板的微細組織進行觀察的掃描式電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope，sem)照片。圖2是將圖1的a部分放大觀察的掃描式電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope，sem)照片。優選實施方式本發明人為了提高鐵素體系不銹鋼材的延展性而進行了多種分析，結果獲得了以下知識和見解。(1)為了提高耐蝕性，通常在鐵素體系不銹鋼材中添加微量的ti，就這種添加ti的鐵素體系不銹鋼材而言，在鐵素體基體內不可避免地會析出大量的ti(cn)，而這種ti(cn)析出物將成為劣化鋼材的延展性的主要原因。(2)另外，ti(cn)析出物由鐵素體基體內獨立地析出的ti(cn)析出物(以下，稱為‘ti(cn)獨立析出物’)和以煉鋼過程中結晶的tin夾雜物作為核而析出的ti(cn)析出物(以下，稱為‘ti(cn)附屬析出物’)構成，其中，與ti(cn)獨立析出物相比，ti(cn)附屬析出物對延展性的劣化不產生大的影響。(3)因此，作為提高添加有ti的鐵素體系不銹鋼材的延展性的一種方法，可以通過以下方法來實現，即，盡可能地誘導大量的ti(cn)以tin夾雜物作為核而以附屬析出物的形式析出，由此降低ti(cn)獨立析出物的數量。下面，對本發明一方面的延展性優異的鐵素體系不銹鋼材進行詳細說明。首先，對本發明的鐵素體系不銹鋼材的優選組成進行詳細說明。事先說明，對于后述的各個成分的含量，在未特別提及的情況下，均以重量為基準。c：0.005～0.1％c是對鋼材強度產生較大影響的元素，當c的含量過多時，導致鋼材的強度過度上升，從而降低延展性，因此，限定為0.1％以下。但是，當c的含量過低時，強度會過度降低，因此，可以將c的下限限定為0.005％。si：0.01～2.0％si是煉鋼時用于鋼水的脫氧和鐵素體的穩定化而添加的元素，在本發明中添加0.01％以上的si。但是，當si的含量過多時，引起材質的硬化而降低鋼的延展性，因此，限定為2.0％以下。mn：0.01～1.5％mn為改善耐蝕性的有效元素，在本發明中添加0.01％以上，優選添加0.5％以上。但是，當mn的含量過多時，在焊接時會使mn類的煙霧劇增，從而降低焊接性，并且由于形成過量的mns析出物，從而降低鋼的延展性，因此，限定為1.5％以下，優選限定為1.0％以下。p：0.05％以下磷為鋼中不可避免地被含有的雜質，是酸洗時引起晶界腐蝕或阻礙熱加工性的主要原因的元素，因此，優選將p的含量盡量控制在低的范圍。本發明中，將所述磷的含量的上限控制在0.05％。s：0.005％以下硫為鋼中不可避免地被含有的雜質，是偏析到晶界而阻礙熱加工性的主要原因的元素，因此，優選將硫的含量盡量控制在低的范圍。在本發明中，將所述硫的含量的上限控制在0.005％。cr：10～30％鉻是提高鋼的耐蝕性的有效元素，在本發明中，添加10％以上。但是，當cr的含量過多時，不僅使制造費用劇增，還具有引起晶界腐蝕的問題，因此，將cr的含量限定在30％以下。ti：0.05～0.50％鈦是通過固定碳和氮來降低鋼中的固溶碳和固溶氮的量，并且是提高鋼的耐蝕性的有效元素，在本發明中添加0.05％以上，優選添加0.1％以上。但是，當ti的含量過多時，不僅使制造費用劇增，還因ti系夾雜物的形成而引起表面缺陷，因此，將ti的含量限定為0.50％以下，優選限定為0.30％以下。al：0.01～0.15％鋁為強有力的脫氧劑，起到降低鋼水中的氧含量的作用，在本發明中添加0.01％以上。但是，當al的含量過多時，由于非金屬夾雜物的增加而產生冷軋帶鋼的板坯缺陷的同時還劣化焊接性，因此將al的含量限定為0.15％以下，優選限定為0.1％以下。n：0.005～0.03％氮是在熱軋時析出奧氏體，從而起到促進再結晶的作用的元素，在本發明中添加0.005％以上。但是，當n的含量過多時，會降低鋼的延展性，因此，限定為0.03％以下。本發明的不銹鋼材，在鐵素體基體中包含3.5×106個/mm2以下(0個/mm2除外)的ti(cn)獨立析出物。如前面所述，ti(cn)析出物由ti(cn)獨立析出物和以tin夾雜物作為核而析出的ti(cn)附屬析出物構成，其中，與ti(cn)獨立析出物相比，ti(cn)附屬析出物對延展性的劣化不產生大的影響，因此，在本發明中，尤其僅控制ti(cn)獨立析出物的數量。當ti(cn)獨立析出物的數量超出上述范圍時，具有難以確保所期望的延展性的問題。如上所述，作為降低ti(cn)獨立析出物的數量的一種方法，可以通過以下來實現，即，盡可能地誘導大量的ti(cn)以tin夾雜物作為核析出，根據本發明的一具體例，可通過將由下述式1所定義的p控制為60％以下，從而確保所期望的延展性。[式1]p(％)＝{ns/(ns+nc)}×100(其中，ns表示ti(cn)獨立析出物的每單位面積的數量(個/mm2)，nc表示ti(cn)附屬析出物的每單位面積的數量(個/mm2))。另外，本發明中作為數量控制的對象的ti(cn)獨立析出物可以限定為粒徑為0.01μm以上的ti(cn)獨立析出物。就粒徑小于0.01μm的ti(cn)獨立析出物而言，在分析及定量化方面具有限制，對此可以不作特別考慮。另外，對ti(cn)獨立析出物的粒徑上限不進行特別的限定，但通常難以形成為粒徑超過2μm的ti(cn)獨立析出物，因此，可將其上限限定為2μm。此時，所述ti(cn)獨立析出物的平均粒徑優選為0.15μm以下。這是因為當ti(cn)獨立析出物的平均粒徑超過0.15μm時，雖然對降低ti(cn)獨立析出物的數量方面有利，但會有引起表面缺陷問題。在此，平均粒徑是指對鋼材的一個截面進行觀察而檢測出的粒子的平均等效圓直徑(equivalentcirculardiameter)。此時，所述tin夾雜物的平均粒徑優選為2μm以上。這是由于平均粒徑為2μm以上的相對粗大的tin夾雜物有利于用作析出ti(cn)的成核位點。另外，雖然對tin夾雜物的平均粒徑的上限不進行特別限定，但是，當tin夾雜物的尺寸過于粗大時，會使tin夾雜物的整體表面積過度減少，從而會對ti(cn)附屬析出物數量的增加產生不利的影響，因此，可以將其上限限定為20μm。本發明的鐵素體系不銹鋼材具有延展性非常優異的優點。根據本發明的一具體例，本發明的鐵素體系不銹鋼材的延伸率可以為34％以上。可以通過多種方法來制造以上說明的本發明的鐵素體系不銹鋼材，對其制造方法不進行特別的限定。但是，作為該方法的一具體實施例，可以通過以下方法來制造。下面，對本發明的另一方面的延展性優異的鐵素體系不銹鋼材的制造方法進行詳細說明。本發明的一方面的鐵素體系不銹鋼材的制造方法是關于包括將具有上述組成的鋼水鑄造成鋼坯的步驟的鐵素體系不銹鋼材的制造方法，在本發明中，為了最大限度地抑制ti(cn)的獨立析出，具有以下的一個技術特征，即，通過ti、c及n的擴散，以tin夾雜物作為核誘導ti(cn)附屬析出物的形成。一般情況下，在鑄造鋼水時為了提高生產性，對通過鑄造而獲得的鋼坯實施冷卻。但是，本發明人通過研究的結果為，在通常的鋼坯冷卻速度下，形成相對微細的tin夾雜物，并引起ti(cn)的隨機析出，這是大量增加ti(cn)獨立析出物的原因之一。這推測為，由于較快地進行冷卻，從而限制了合金元素的擴散，并且充分地提供核生成能量，從而在多個位置同時多發性地促進tin夾雜物及ti(cn)析出物的核生成。另一方面，本發明在澆鑄所述鋼水時，以所述鋼坯的表面溫度為基準，將在1100～1200℃溫度下的平均冷卻速度控制在5℃/sec以下(0℃/sec除外)，優選控制在3℃/sec以下(0℃除外)，更優選控制在2℃/sec以下(0℃除外)。即，本發明人將通過對1100～1200℃溫度下的鋼坯的平均冷卻速度進行適當地控制，從而誘導盡可能多的ti(cn)以tin夾雜物作為核而析出，以降低ti(cn)獨立析出物的數量，并且發現了在上述條件下對鋼坯實施冷卻時，可以將ti(cn)獨立析出物的數量降低至目標數量以下。這推測為，由于通過緩慢冷卻，充分確保了合金元素移動所需的時間，因此大量的ti、c及n擴散到能量低的tin夾雜物的周圍，從而以tin夾雜物作為核而析出ti(cn)。在本發明中，雖然對如上所述的用于控制鋼坯的平均冷卻速度的方法不進行特別地限定，例如，可以列舉在連鑄坯上設置保溫材料等的方法。另外，對于如上所述的控制平均冷卻速度的方法不進行特別的限定，可以采用以下方法，即，在所述的整個溫度范圍區間內，以一定的冷卻速度緩慢冷卻，或者在上述的溫度區間內的特定溫度下均勻受熱后，以快的冷卻速度急速冷卻。另外，根據本發明的一具體實施例，將如上所述的進行緩慢冷卻的溫度范圍擴大至1000～1250℃，從而誘導tin夾雜物的粗大化，由此使得tin夾雜物更容易地用作用于ti(cn)析出的成核位點，從而能夠極大化其效果。根據本發明的一具體實施例，可以進一步包括以下步驟：對所述鋼坯進行熱精軋，從而獲得熱軋板；以及對所述熱軋板進行熱軋板退火。下面，對各個工序進行更加詳細的說明。熱軋板退火：在450～1080℃溫度下實施60分鐘以下熱軋板退火是為了進一步提高經過熱軋的熱軋板的延展性而實施的步驟，通過熱軋板退火能夠誘導ti(cn)獨立析出物的再溶解和再溶解的合金元素的擴散，從而能夠進一步降低ti(cn)獨立析出物的數量。為此，需要在450℃以上的退火溫度下實施。但是，當退火溫度超過1080℃或退火時間超過60分鐘時，會引起ti(cn)附屬析出物的再溶解，反而導致其效果的降低。另外，對退火時間的下限不需要進行特別的限定，但為了獲得充分的效果，優選實施1分鐘以上。當按照上述方式控制制造條件時，對于除此之外沒有進行特別限定的條件，可以基于常規的鐵素體系不銹鋼板的制造條件來實施。此外，也可以通過對所述經過退火的熱軋板進行冷軋及冷軋板退火來制成冷軋鋼板。下面，將通過實施例對本發明進行更詳細的說明。但是，需要注意的是，下述實施例僅僅是為了例示本發明并使其具體化，并不是用于限定本發明的權利保護范圍。這是因為，本發明的權利保護范圍是由權利要求中記載的內容和由此合理地推導出的內容所決定的。具體實施方式準備具有下述表1的組成的鋼水后，按照表2中記載的條件進行等速鑄造，從而制造鋼坯，將制得的鋼坯進行熱軋及熱軋板退火，從而獲得熱軋板。表1中記載的各個元素的含量表示重量％，表2中記載的鋼坯的冷卻速度表示在1100～1200℃的溫度范圍內，以鋼坯表面溫度為基準來測量的平均冷卻速度。表1鋼種csimnpscrtialna0.0120.250.160.0310.00311.00.150.0400.012b0.0150.350.80.0250.00212.00.210.0320.015表2之后，使用透射電子顯微鏡(transmissionelectronmicroscope，tem)對制得的各個冷軋板拍攝照片，并通過圖像分析器(imageanalyzer)來測量粒徑為0.01μm以上的ti(cn)獨立析出物的數量及數量比(p)。此外，對于所述冷軋板的軋制方向，以90℃方向為基準，根據jis13b規格來選取試片，并測量該試片的延伸率。其結果表示在下述表3中。表3參見表3可知，就滿足本發明所提出的所有條件的發明例1～3而言，ti(cn)獨立析出物的數量被控制為3.5×106個/mm2以下，從而能夠確保延伸率為34％以上的優異的延展性。另一方面，就比較例1和比較例2而言，鋼坯的冷卻進行的相對快，形成了過多ti(cn)獨立析出物，從而導致延展性的劣化。另外，圖1是對發明例1的熱軋板的微細組織進行觀察的掃描式電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope，sem)照片，圖2是對圖1的a區域進行放大觀察的掃描式電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope，sem)照片。在圖1中位于a區域中間的是相當于在煉鋼過程中結晶的tin夾雜物，參見將其放大后觀察的圖2，可以通過肉眼確認到，以所述tin夾雜物作為核而析出了大量的ti(cn)。當前第1頁12