專利名稱：：一種奧氏體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，尤其屬于作為火車、客車、軌道交通車輛等車體用的高強(qiáng)度奧氏體系不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：用作火車客車和軌道交通車輛的材料主要有碳鋼、鋁合金和不銹鋼。隨著減輕車重和降低綜合壽命周期成本的呼聲越來(lái)越強(qiáng)，不銹鋼用作車體材料表現(xiàn)出越來(lái)越多的優(yōu)越性。用作車體的不銹鋼材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高耐蝕性，板型平直度好，加工性能優(yōu)良和防火等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外火車客車和軌道車輛采用的不銹鋼材料多為奧氏體不銹鋼Crl7Ni7型，日本標(biāo)準(zhǔn)為SUS301L，歐洲標(biāo)準(zhǔn)為EN1.4318，化學(xué)成分范圍如表1所示。在車輛中最大使用量產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和延伸率如表2所示。為了此性能指標(biāo)，往往通過(guò)調(diào)質(zhì)處理即施以20%左右的壓下量使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變來(lái)提高強(qiáng)度。表l車輛用奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)CSiMnPSCrNiN曰本SUS301L《0.03《1.00《2.0《0.045《0.03016.0018.006.008.00《0.20歐標(biāo)1.43L8《0.03《1.00《2.0《0.045《0.01516.5018.506.008.000.100.20中國(guó)00Crl7Ni7《0.03《1.00《2.0《0.040《0.03016.0018.006.008.00《0.20表2車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼的抗拉強(qiáng)度范圍和延伸率抗拉強(qiáng)度Mpa延伸率％最小值最大值9301140》20在韓國(guó)專利KR960006021B、太鋼發(fā)表文獻(xiàn)《鐵道車輛用不銹鋼00Crl7Ni73冷軋板開發(fā)》和日本文獻(xiàn)《車輛用低碳不銹鋼的機(jī)械性能和可焊性》中均表明車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝如圖l所示。上述工藝流程的工序多，給生產(chǎn)組織帶來(lái)很大的困難，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。當(dāng)化學(xué)成分波動(dòng)時(shí)為了使其達(dá)到其強(qiáng)度等級(jí)，需要不斷調(diào)整冷軋壓下量。因此，車輛用奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)往往需要耗費(fèi)較高的工序成本和工時(shí)成本。另外，經(jīng)19%25%左右冷軋壓下量冷軋后的奧氏體不銹鋼基體中含有20%22%的馬氏體，馬氏體降低了鋼的塑性和抗腐蝕性能，通?？估瓘?qiáng)度滿足要求時(shí)延伸率小于25%;另外相比奧氏體和鐵素體相，馬氏體相的抗腐蝕性能最差。例如在住友金屬發(fā)表的NAR—301L不銹鋼技術(shù)報(bào)告中，添加Nb元素來(lái)提高車輛用高強(qiáng)度等級(jí)不銹鋼的耐蝕性，Nb是一種昂貴的金屬元素，這樣勢(shì)必會(huì)增加原料成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，從而可以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品中的馬氏體含量，提高鋼的耐腐蝕性，使延伸率可以大于25%。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的的技術(shù)方案為一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C《0.03%，Si:0.30.9%，Mn:0.61.5%，Cr:16.018.0%，Ni:5.57.5%，N:0.10.25%，P《0.040。％，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md30二413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)一8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值在2060之間。優(yōu)選地，所述Md30的數(shù)值在3040之間。C是一種間隙元素，通過(guò)固溶強(qiáng)化可顯著提高鋼的強(qiáng)度，形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)。但在一些條件下C與鋼中的鉻結(jié)合形成Cr^6型碳化物，使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降。因此，C應(yīng)被控制在0.03X或更少。Si是一種脫氧元素，但可顯著提高鋼在固溶態(tài)的晶間腐蝕敏感性。因此，Si含量被定義為0.30.9%。Mn是強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的元素，可以提高鋼的強(qiáng)度并改善鋼的熱塑性。但過(guò)量的Mn降低可成形性和焊接性。因此，Mn被定義為0.61.5X。Cr是鐵素體相的形成元素，提高鋼耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能，但過(guò)量的Cr造成不銹鋼的脆性。因此，Cr被定義為16.018.0%。Ni是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素。隨著鎳含量的增加，鋼的強(qiáng)度降低而塑性提高，有利于冷加工成形性能。但鎳使鋼的抗高溫硫化性能降低。因此，Ni定義為5.57.5%。N作為固溶強(qiáng)化元素提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，也可以提高鋼的耐腐蝕性能。但N含量超過(guò)0.25X以后降低鋼的熱、冷加工性及冷成形性。因此，N定義為0.10.25%。P和S均為不可避免的雜質(zhì)元素，但對(duì)性能有不利的影響，應(yīng)分別小于0.04%和0.03%。一種奧氏體不銹鋼的制造方法，包含如下步驟(1)制備出滿足上述化學(xué)成分要求的鋼錠或板坯，主要是成分配比中滿足Md30在2060之間；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為12001300°C，經(jīng)900函'C范圍內(nèi)的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行1000115(TC溫度范圍內(nèi)的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)15分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量不低于50%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)60080(TCX15分鐘的熱處理后酸洗，最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，15分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。優(yōu)選地，所述步驟(1)中Md30的數(shù)值選擇3040進(jìn)行配比。優(yōu)選地，所述步驟(2)中，加熱爐內(nèi)的溫度范圍為12101270°C。優(yōu)選地，所述步驟(3)中，熱處理時(shí)間根據(jù)3.5分鐘/mm確定。優(yōu)選地，所述步驟(4)中，冷軋壓下量為50%60%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果1.在保證產(chǎn)品的材料強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，減少原有生產(chǎn)工藝中19%25%冷軋壓下量調(diào)質(zhì)處理這一生產(chǎn)工序，降低了工序成本。2.本發(fā)明的成品退火溫度較己有技術(shù)的成品退火溫度低，節(jié)約能源。3.本發(fā)明制造方法生產(chǎn)出的奧氏體不銹鋼中馬氏體含量大大降低，極大地提高了車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性，且延伸率可達(dá)到25%以上，提高了鋼的加工制造性能。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的常用車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼的常規(guī)工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明工藝流程示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例11.一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C:0.008%，Si:0.3%，Mn:0.6%,Cr:18%，Ni:7.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為20。2.(見圖2)該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學(xué)成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為1210。C，經(jīng)900。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行100(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)5分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為50%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)60(TCX1分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，1分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。實(shí)施例2l.一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C:0.02%，Si:0.5%，Mn:1.0%,Cr:17.0%，Ni:7%，N:0.12%，P《0.040%，S《0.03o%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md30二413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為36。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學(xué)成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為1230°C，經(jīng)1000。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行100(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)4分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為50%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)60(TCX5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，5分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。實(shí)施例31.一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C:0.008%，Si:0.3%，Mn:0.6%，Cr:18%，Ni:7.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為38。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學(xué)成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為1250°C，經(jīng)1050。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行110(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)3.5分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為55%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)70(TCX2.5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，2.5分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。實(shí)施例4l.一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C:0.03%，Si:0.3%，Mn:0.6%，Cr:18%，Ni:5.5%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md3Q=413_9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8,1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為46。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學(xué)成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為1280°C，經(jīng)1150。C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行IIO(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)3分鐘/腿確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為60%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)80(TCX1分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，1分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。實(shí)施例51.一種奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為C:0.015%，Si:0.9%，Mn:1.5%，Cr:16%，Ni:6.4%，N:0.1%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其中，Md30=413—9.5(%Ni)—13.7(%Cr)—8.1(%Mn)—9.2(%Si)—462(%C+%N)的數(shù)值為60。2.該奧氏體不銹鋼的制造方法包含如下步驟(1)按照上述化學(xué)成分重量百分配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為1300°C，經(jīng)1200'C的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行115(TC溫度的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)l分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量為60%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)80(TCX5分鐘的熱處理后酸洗。最后的熱處理溫度處于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，5分鐘的短時(shí)熱處理，使塑性大幅度提高的同時(shí)強(qiáng)度沒有明顯降低。以上所述5個(gè)實(shí)施例的力學(xué)性能和馬氏體含量分別如表5和表6所示。表3實(shí)施例的化學(xué)成分8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4各工序的工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5實(shí)施例的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6實(shí)施例的磁性相含量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表5可以看出，本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)出產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度完全滿足車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼對(duì)抗拉強(qiáng)度的要求，同時(shí)延伸率大于25%。從表6可以看出，本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)出產(chǎn)品的磁性相含量均小于2%，表明基體中的馬氏體含量低，可以判斷提高了車輛用奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性。權(quán)利要求1.一種奧氏體不銹鋼，其特征在于化學(xué)成分重量百分配比為C《0.03%，Si:0.30.9%，Mn:0.61.5%，Cr:16.018.0%，Ni:5.57.5%，N:0.10.25%，P《0.040%，S《0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，并且，Md30的數(shù)值在2060之間。2.如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼，其特征在于所述Md30的數(shù)值在3040之間。3.如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于包含如下步驟(1)根據(jù)所述配比制備鋼錠或板坯；(2)熱軋，在加熱爐內(nèi)加熱，溫度范圍為12001300°C，經(jīng)90012(X)'C范圍內(nèi)的熱變形后軋制成帶鋼或平板；(3)退火酸洗，進(jìn)行1000115(TC溫度范圍內(nèi)的固溶熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)15分鐘/mm確定；(4)冷軋，冷軋壓下量不低于50%;(5)熱處理和酸洗，經(jīng)60080(TCX15分鐘的熱處理后酸洗。4.如權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(l)中Md30的數(shù)值選擇3040進(jìn)行配比。5.如權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中，加熱爐內(nèi)的溫度范圍為12101270°C。6.如權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，熱處理時(shí)間根據(jù)3.5分鐘/mm確定。7.如權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于所述步驟(4)中，冷軋壓下量為50%60%。全文摘要本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，其化學(xué)化學(xué)成分重量百分配比為C≤0.03％，Si0.3～0.9％，Mn0.6～1.5％，Cr16.0～18.0％，Ni5.5～7.5％，N0.1～0.25％，P≤0.040％，S≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，Md30的數(shù)值在20～60之間。該不銹鋼的制造方法為1)制備鋼錠或板坯；2)熱軋；3)退火酸洗；4)冷軋，冷軋壓下量不低于50％；5)熱處理和酸洗。本發(fā)明使材料的延伸率可達(dá)到25％以上，提高車輛用高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性和鋼的加工制造性能。文檔編號(hào)C22C38/40GK101311291SQ20071004118公開日2008年11月26日申請(qǐng)日期2007年5月24日優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日發(fā)明者葉曉寧,沈春飛,黃俊霞申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司