專利名稱：鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于 一種不銹鋼，特別是關(guān)于 一種鑄造式之沃斯田鐵 系不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來不銹鋼因經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高而被大量使用，其 中以沃斯田鐵系的不銹鋼，因具有優(yōu)良的耐蝕性、易于加工等特性， 所以應(yīng)用最為廣泛，尤其針對(duì)一般機(jī)械五金、消防五金等零件等。
參閱圖1,以沃斯田鐵系編號(hào)304的不銹鋼而論，其主要成分 0. 07wt。/。的碳元素、0. 046wt"/。的硅元素、1.44wty。的錳元素、0. 025wt% 的磷元素、0. 03wty。的硫元素、8. 14wt。/。的鎳元素、18. 43wty。的鉻元素、
o. 2wt。/。的氮元素，及其余部分實(shí)質(zhì)上為鐵元素以及不可避免的雜質(zhì)所
組成；該習(xí)知不銹鋼編號(hào)304主要是利用其成分中該鎳元素含量至少 占有8.14 wt%，得以具有增加該不銹鋼的穩(wěn)定性及耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)， 不過，卻因該鎳元素于地球上的資源含量并不豐富，并隨著該不銹鋼 被大量使用而其需求增加，因而造成鎳的成本節(jié)節(jié)升高致使含鎳的不 銹鋼價(jià)格波動(dòng)甚大，而當(dāng)價(jià)格持續(xù)走高時(shí)，則可能因價(jià)格高漲而使其 喪失竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)，故有待改善。
再者，習(xí)知沃斯田鐵系編號(hào)304的不銹鋼制造方法1，如圖2所 示，其包含有一配料步驟ll、熱熔步驟12、精煉步驟13、成型步驟 14;其中，該配料步驟11是針對(duì)最終產(chǎn)品的不銹鋼的成份先行M 各原料，如費(fèi)用成本最高的原礦，或者是取用沃斯田鐵系304不銹鋼的廢料，期以相同的特性，以降低不銹鋼制造成本，目前以廢料方式
較為普遍，而后再將該等廢料送至一密閉的真空爐121中進(jìn)行熱融， 以使該等廢料熔融至液態(tài)的鋼液(即熱熔步驟12)，而后將摻雜于該 鋼液中的雜質(zhì)予以去除，進(jìn)而獲得一原料鋼液(即精煉步驟13),以 利將精煉步驟13后的原料鋼液倒入模具的注模，以便凝固后完成成 品制造，即成型步驟14;是以，該最終產(chǎn)品若要成型為沃斯田鐵系 編號(hào)304的不銹鋼而言，該配料步驟11中必須備有高達(dá)8. 14wt。/。的 鎳元素，所以在該熱熔步驟12所不足部份，必須加以添加，此時(shí)鑒 于前述提及該鎳元素費(fèi)用成本高，無形的中大幅提升該不銹鋼的制造 成本，亦有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼及 其制造方法，其針對(duì)不銹鋼的廢料予以資源回收配制，除有效降低制 造成本外，并且制造完成的沃斯田鐵系不銹鋼可在不大量使用鎳元素 下，仍可具有一般300系列不銹鋼的優(yōu)異的耐蝕性及機(jī)械性質(zhì)等特 性。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼，其成分包含有 一小于0. 08重量百分比(wtW的碳元素； 一小于0. 9重量百分比(wt%)的硅元素； 一介于13至19重量百分比(wt%)的錳元素； 一小于0. 04重量百分比(wtW的磷元素； 一小于0. 04重量百分比(wt%)的^5克元素； 一介于13至18重量百分比(wtW的鉻元素；一小于0. 1重量百分比(wt%)的鎳元素； 一小于O. 8重量百分比(wty。)的氮元素；及 其余部分實(shí)質(zhì)上為鐵元素及雜質(zhì)所組成。
一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼的制造方法，其步驟為
一配料步驟以內(nèi)含鉻元素的不銹鋼的廢料為基礎(chǔ)，且該廢料的 選取是依該鉻元素比例介于13至18重量百分比(wt。/。)范圍內(nèi)為主， 將不同鉻元素比例的廢料加以混搭，以形成一添加料；
一熱熔步驟具有一開放式的高周波爐，前述該配料步驟所得的 添加料送至該高周波爐內(nèi)加以熔解，且融熔呈液態(tài)的鋼液，此時(shí)再加 入氮元素及錳元素以使該鋼液中含有小于0.8重量百分比(wt。/。)的 氮元素，以維持該鋼液的防銹特性，至于該錳元素的含量則介于13 至19重量百分比(wt°/。)，以消除該鋼液所具有的》茲性；
一精煉步驟將該熱熔步驟后所得的該鋼液予以去除雜質(zhì)，以獲 得一原料鋼液，此時(shí)對(duì)該原料鋼液再次進(jìn)行耳又樣、分析，以獲知該原 料鋼液的所含成份，同時(shí)再與前述界定的預(yù)期成份加以比對(duì)，以得知 缺少的成份元素，且針對(duì)該成分元素的不足比例部份進(jìn)行添加，以達(dá) 該原料鋼液符合預(yù)期的成份添加比例；及
一成型步驟備有一模具，將精煉步驟后的原料鋼液灌注于該模 具內(nèi)，待該原料鋼液凝固后，即可進(jìn)行脫模，以成型出一沃斯田鐵系 不銹鋼。
該高周波爐的熱熔溫度為1650°C-175(TC最佳。
采用上述方案后，本發(fā)明藉由配料步驟、熱熔步驟、精煉步驟及 成型步驟，取用較為便宜且以鉻元素比例介于13至18重量百分比 (wt%)范圍內(nèi)為主的不銹鋼廢料為基礎(chǔ)，另采用開放式的高周波爐進(jìn) 行熱熔，而非習(xí)用的設(shè)備費(fèi)用較為昂貴的密閉式真空爐，故可大幅降低制造成本；再配合制造過程中以錳元素取代鎳元素，并將氮元素的 含量比提升，以維持該鋼液的防銹性及降低其磁性；最后，再經(jīng)精煉 步驟、成型步驟以制造出一沃斯田鐵系不銹鋼，藉由本發(fā)明沃斯田鐵 系不銹鋼成分組合及制造方法，除使本發(fā)明該沃斯田鐵系不銹鋼制造 成本更為低廉外，且制造所得的沃斯田鐵系不銹鋼仍保有一般300系 列不銹鋼的耐蝕性及優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)等特性。


圖1是沃斯田鐵304不銹鋼成份范圍表列； 圖2是習(xí)知不銹鋼的制程流程圖3是本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼的預(yù)期成份范圍表列； 圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼的制程 流程圖5是本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼于50X下的整體組織分 布狀態(tài)；
圖6、 7是本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼于100X下的整體組 織分布狀態(tài)；
圖8是本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼于200X下的組織分布 狀態(tài)；
圖9、 10、 11是本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼于500X下的 組織分布狀態(tài)。
主要元件符號(hào)說明
3鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼制造方法
31配料步驟 32 熱熔步驟33精煉步驟 34 成型步驟
321高周波爐
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，以下配合參考 附圖與較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。
參閱圖3，本發(fā)明鑄造式的沃斯田鐵系不4秀鋼，其成分包含有
小于0. 08重量百分比(wt%)的碳元素；
小于0. 9重量百分比(wt%)的硅元素；
介于13至19重量百分比(wt%)的錳元素；
小于0. 04重量百分比(wt%)的磷元素；
小于0. 04重量百分比(wt°/ )的>5克元素；
介于13至18重量百分比(wt%)的鉻元素；
小于0. 1重量百分比(wt%)的鎳元素；
小于0. 8重量百分比(wt%)的氮元素；及
其余部分實(shí)質(zhì)上為鐵元素與不可避免的雜質(zhì)所組成。
再者，為得前述鑄造式的沃斯田鐵系不銹鋼所設(shè)定的成份范疇， 故可依循下列制造步驟，以獲得所需的沃斯田鐵系不銹鋼；參閱圖4， 本發(fā)明鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼制造方法3，其依序?yàn)榕淞喜襟E 31、熱熔步驟32、精煉步驟33及成型步驟34;其中，該配料步驟 31是取自不銹鋼的廢料，以該廢料的鉻元素比例介于13至18重量 百分比(wt°/ )范圍內(nèi)為基礎(chǔ)，加以混搭形成一定比例的添加料，即如 400系列編號(hào)的不銹鋼的鉻元素介于此區(qū)間，亦可做為本發(fā)明的廢料 主要來源，且鑒于400系列編號(hào)的不銹鋼廢料價(jià)格較300系列不銹鋼 廢料價(jià)糾氐，故在應(yīng)用材料上相對(duì)較具彈性，且有別于習(xí)知。仍續(xù)前述，該熱熔步驟32具有一開放式的高周波爐321，而非 設(shè)備費(fèi)用較為昂貴的密閉式真空爐(即如習(xí)知所述)，故在制造成本上 得以大幅降低，同時(shí)將前述該配料步驟31所得的該添加料送至該高 周波爐321內(nèi)加以熔解，且融熔呈液態(tài)的鋼液，并且于本實(shí)施例中， 該高周波爐321的熱熔溫度設(shè)定在1650。C-175(TC中進(jìn)行，而后再添 加氮元素及錳元素，使該鋼液中含有小于0.8重量百分比(wtW的氮 元素，以維持該鋼液具有的防銹性效果，至于該錳元素添加量，則以 該鋼液中含有介于13至19重量百分比(wtW的錳元素為范圍，以降 低該鋼液所具有的磁性；因此，使用該廢料進(jìn)一步再生制造，更具有 環(huán)保的效益，當(dāng)然該廢料內(nèi)本身已含有足夠的鉻元素及鎳元素，致使 后續(xù)生產(chǎn)制造過程中，不需額外加入鉻及鎳元素，更進(jìn)一步降低該鑄 造式的沃斯田鐵系不銹鋼的制造成本。
另夕卜，該精煉步驟33是將該熱熔步驟32后所得的該鋼液予以去 除雜質(zhì)，以獲得一原料鋼液，此時(shí)該原料鋼液再進(jìn)行取樣、分析，以 獲知該原料鋼液所包含的成份范圍，且該范圍再與預(yù)期獲得的成份加 以比對(duì)，以得知缺少的成份元素成份比例，進(jìn)而針對(duì)該成分元素比例 的不足部份進(jìn)行適當(dāng)添加，以使該原料鋼液達(dá)到符合預(yù)期的成份比 例；最后，該成型步驟34備有一欲成型的模具，以便將該精煉步驟 33后的該原料鋼液注入模具內(nèi)，待該原料鋼液凝成型后，即可進(jìn)行 脫模而得到一沃斯田鐵系不銹鋼以供使用。
又，針對(duì)前述所得的沃斯田鐵系不銹鋼進(jìn)行金相分析，可得到如 圖5至圖11所示的金相照片。
由圖5至圖11所示的金相內(nèi)容可知，本發(fā)明整體上的金相顯現(xiàn) 為層狀波來鐵+沃斯田鐵，此與習(xí)知所得的沃斯田鐵系不銹鋼并無一 致，且同具相當(dāng)?shù)哪臀g性；因此，藉由本發(fā)明基于該沃斯田鐵系不銹鋼成分組合與制造方法，可達(dá)到替代、實(shí)用與經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高、成本更 為低廉的合金。
歸納前述，本發(fā)明有關(guān)于一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼及其制 造方法，其藉由該沃斯田鐵系不銹鋼成分組合及制造方法，除使本發(fā) 明該沃斯田鐵系不銹鋼制造成本更為低廉外，且制造出來的沃斯田鐵
系不銹鋼具有一般300系列不銹鋼所具有優(yōu)異的耐蝕性及機(jī)械性質(zhì) 等特性，故確實(shí)能達(dá)到本發(fā)明的目的。
惟以上所述，僅為說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限 定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說明書內(nèi) 容所作的簡(jiǎn)單等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼，其成分包含有一小于0. 08重量百分比的碳元素；一小于0. 9重量百分比的硅元素；一介于13至19重量百分比的錳元素；一小于0. 04重量百分比的磷元素；一小于0. 04重量百分比的硫元素；一介于13至18重量百分比的鉻元素；一小于0. 1重量百分比的鎳元素；一小于0. 8重量百分比的氮元素；及其余部分實(shí)質(zhì)上為鐵元素及雜質(zhì)所組成。
2. —種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼的制造方法，其步驟為 一配料步驟，以內(nèi)含4各元素的不銹鋼的廢料為基礎(chǔ)，且該廢料的選取是依該鉻元素比例介于13至18重量百分比范圍內(nèi)為主，將不同 鉻元素比例的廢料加以混搭，以形成一添加料；一熱熔步驟，具有一開放式的高周波爐，前述該配料步驟所得的 添加料送至該高周波爐內(nèi)加以熔解，且融熔呈液態(tài)的鋼液，此時(shí)再加 入氮元素及錳元素，以使該鋼液中含有小于0.8重量百分比的氮元 素，以維持該鋼液的防銹特性，至于該錳元素的含量則介于13至19 重量百分比，以消除該鋼液所具有的》茲性；一精煉步驟，將該熱熔步驟后所得的該鋼液予以去除雜質(zhì)，以獲 得一原料鋼液，此時(shí)對(duì)該原料鋼液再次進(jìn)行取樣、分析，以獲知該原 料鋼液的所含成份，同時(shí)再與權(quán)利要求1中界定的預(yù)期成份加以比 對(duì)，以得知缺少的成份元素，且針對(duì)該成分元素的不足比例部份進(jìn)行添加，以達(dá)該原料鋼液符合預(yù)期的成份添加比例；及一成型步驟，備有一模具，將精煉步驟后的原料鋼液灌注于該模 具內(nèi)，待該原料鋼液凝固后，即可進(jìn)行脫模，以成型出一沃斯田鐵系 不銹鋼。
3.如權(quán)利要求2所述的鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼制造方法，其 特征在于該高周波爐的熱熔溫度為165(TC-175(TC最佳。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種鑄造式之沃斯田鐵系不銹鋼及其制造方法，藉由配料步驟、熱熔步驟、精煉步驟及成型步驟，取用較為便宜且以鉻元素比例介于13至18重量百分比(wt％)范圍內(nèi)為主的不銹鋼廢料為基礎(chǔ)，再配合制造過程中藉由錳元素取代鎳元素，并將氮元素的含量比提升，制造出成分包含有小于0.08wt％的碳元素、小于0.9wt％的硅元素、13wt％-19wt％的錳元素、小于0.04wt％的磷元素、小于0.04wt％的硫元素、13wt％-18wt％的鉻元素、小于0.1wt％的鎳元素、小于0.8wt％的氮元素，及其余部分實(shí)質(zhì)上為鐵元素與不可避免的雜質(zhì)所組成的沃斯田鐵系不銹鋼，且該沃斯田鐵系不銹鋼仍保有一般300系列不銹鋼優(yōu)異的耐蝕性及機(jī)械性質(zhì)等特性。
文檔編號(hào)C21C7/00GK101435055SQ20081018447
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者曾振東 申請(qǐng)人:北銅企業(yè)有限公司