專利名稱：一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼，特別涉及一種成本較低的耐 磨耐蝕無磁高強度不銹鋼。
背景技術：
隨著經濟的發(fā)展，各種工業(yè)需求的特殊材料品種越來越多。 例如在礦山開采生產中，需要使用大量的篩網，作為選礦用的消耗 件，服役條件惡劣，所以要求制造篩網用的材料具有很高的綜合使 用性能，同時成本必須低。 一直以來制造篩網使用的是常規(guī)的不銹 鋼材料，這種材料加工性能、耐蝕性都很好，但是最大的缺點是耐 磨性不好，而且強度也不夠，價格很高，在實際使用中壽命很短，
使用成本很高；為解決上述問題，中國發(fā)明專利ZL95112786. 1開 發(fā)出來了一種不銹鋼，其耐磨性、耐蝕性、強度得到很大改善，但 是成本比常規(guī)不銹鋼還要高，且熱加工性能差，很難大規(guī)模推廣； 后來中國發(fā)明專利ZL200710134321. O公開了一種不銹鋼,它的各 成分的百分含量為C: 0.06-0. 11， Mn: 14 — 19， Si: 0 — 3, P:《 0. 054, S:《0. 03， Cr: 16 ~ 18, N: 0. 1 ~ 0. 4, Cu: 1. 0~ 2. 5, Mo: 0 ~ 3， Ni:0-2， Re: 0-0.22，余量為鐵和不可避免雜質。它的強度、 塑韌性、耐磨耐蝕性能均優(yōu)于常規(guī)不銹鋼，成本也有所下降，但是 其生產工藝控制較難，且這種材料在經過冷拉加工后，導磁率偏高， 不能滿足工業(yè)質量要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼。 本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的 一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，它包含如下重量百分組成
的成分CO. 06 ~ 0. 12°/ , SiO. 30 ~ 0. 60%, Mn9. 0~ 10. 5%, P< 0. 035%;
S《0.015%， Crl7. 00 — 18. 00%, Ni4. 00 ~ 6. 00%, NO. 20 ~ 0.35%，
其余為Fe。
本發(fā)明當然可以包含一些無法避免的雜質。作為主體的鐵所占百分比隨著其它元素的變化而變化。 金屬的磁性來源于電子自旋的結構，電子自旋屬于量子機械 性能，既可以"向上"，也可以"向下"。在鐵磁性金屬中，電子會自 動按照同一方向進行旋轉，而反鐵磁性金屬材料中， 一些電子按照 規(guī)則的模式進行，而相鄰電子則朝著相反方向或反平行自旋，但對 于三角形晶格中的電子來說，由于每個三角形中的兩個電子都必須 按照相同方向自旋，因此自旋結構已經不存在。通常來"i兌，奧氏體 不銹鋼是無磁性的，但是也可能帶有弱磁性，而鐵素體和馬氏體一 般都是帶有磁性的。不銹鋼里面有一些鋼種分類為"無磁性不銹鋼" 的是指其磁性指標低于某個值而已，也就是說， 一般不銹鋼都或多
或少帶有一定的磁性。此外，上面提到奧氏體是無磁或者弱磁性， 而鐵素體和馬氏體是帶磁性的，由于冶煉時成分偏析或熱處理不
當，會造成奧氏體不銹鋼中出現(xiàn)少量的馬氏體或鐵素體組織，這樣 不銹鋼中就會出現(xiàn)弱磁性。另外，不銹鋼經過冷加工，組織結構也 會向馬氏體轉化，冷加工變形越大，馬氏體轉化越多，磁性也會越 強。想要完全消除不銹鋼的磁性，可以消除不銹鋼中的馬氏體和鐵 素體，從而消除i茲性。本發(fā)明的上述配比組分能夠交好地達到這種 平衡，經實驗檢測，本發(fā)明所述的不銹鋼在標準水平臺面上用強力 磁鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。這證明了其良好的無磁性。
本發(fā)明的鉻是不銹鋼中最主要的合金元素。奧氏體不銹鋼的 不銹性和耐蝕性的獲得是由于在介質作用下，鉻促進了鋼的鈍化并 使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結果。鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是耐 蝕性，主要表現(xiàn)在鉻提高鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性
能；鉻還提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕以 及某些條件下應力腐蝕的性能；因此鋼中的鉻含量不能過低，本發(fā) 明將其控制在16-18%之間。碳，是強烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大 奧氏體區(qū)的元素。碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍，對不銹鋼 而言，碳是一種有害元素，這主要是由于碳與鋼中的鉻形成高鉻的 碳化物，使鋼的耐腐蝕性能特別是耐晶間腐蝕性能下降；但碳控制 過低如C〈0. 06%,會影響單一奧氏體組織的穩(wěn)定性，故控制碳在
40. 06 ~ 0. 12 %范圍。硅元素的加入有脫氧效果，當石圭以固溶態(tài)的形 式存在時，它可以提高基體的屈服強度，但會使材料的韌脆轉變溫
度提高，因此，本發(fā)明將其含量定為0. 3~0. 6%。
本發(fā)明除了考慮到上述因素外，還在化學成分設計上，通過 加入較高含量的錳、碳、氮元素并進行合理配比，來提高材料的強 度和耐磨性，且達到了擴大奧氏體組織的目的；同時，為了提高奧 氏體組織的穩(wěn)定性和材料的塑性，并降低冷加工后磁性上升的傾 向，本發(fā)明還添加一定含量的鎳元素；為了避免硫元素導致的熱脆 性問題，本發(fā)明還把硫含量控制在極低的水平，這可釆用氬氧脫碳 爐精煉工藝；為了提高改善鋼的耐蝕性和抗氧化性，且要防止鐵素 體相的形成，通過綜合平衡其他化學元素，鉻元素控制在17. 20~ 17.80%,確保在鋼的表面形成CrA保護膜，阻止鋼被繼續(xù)氧化；并 使得鋼的電極電位由負變正，提高了抗電化學腐蝕性能。
另外，需特別注意碳、錳、氮元素及含量的關系，碳元素含 量低，對提升強度作用不明顯，含量過高，會直接導致材料的耐晶 間腐蝕能力下降；錳元素含量的選擇更是十分講究，其含量過高會 影響耐蝕性，但其有助于生成紋理結構，提升堅固性、強度、耐磨 性，能消弱或者消除硫的不良影響，更能有效提高氮在鋼液中的溶 解度；本發(fā)明中的氮含量比較高，鋼液中氮的溶解度也要求必須高。 碳、錳、氮元素總含量比較高，由于其形成奧氏體組織的能力都很 強，可顯著降低貴重金屬鎳的含量。
為了進一步提高本發(fā)明的效果，作為本發(fā)明的優(yōu)選，其中 CO. 08 ~ 0. 10%。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，S< 0. 005%。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，Crl7. 20~ 17. 80%。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，NO. 25 ~ 0. 30%。
為使得成本低廉，本發(fā)明采用的原材料主要有廢鋼、高碳鉻 鐵、電解錳、氮氣、硅鐵、少量鎳鐵或鎳板等，適用于感應爐、電 弧爐、氬氧脫碳爐等方式冶煉。
本發(fā)明可選用的冶煉方式是電弧爐加氬氧脫碳爐的雙聯(lián)工綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明通過加入較高含量的錳、碳、氮元素并進行合理配 比，提高材料的強度和耐磨性，且達到了擴大奧氏體組織的目的，
這顯著地降低了本發(fā)明所得不銹鋼的磁性；
2、 本發(fā)明通過添加一定含量的鎳元素，提高奧氏體組織的穩(wěn) 定性和材料的塑性，并降低冷加工后,茲性上升的傾向；
3、 本發(fā)明把不銹鋼中的硫含量控制在極低的水平，避免了硫 元素導致的熱脆性問題；
4、 本發(fā)明將合理處理了碳元素的含量的關系，避免了碳元素 含量低，對提升強度作用不明顯的缺點，同時避免了含量過高，導 致材料的耐晶間腐蝕能力下降的缺點；
5、 本發(fā)明合理地處理了錳元素的含量，這種含量有助于生成 紋理結構，提升不銹鋼的堅固性、強度、耐磨性，也能消弱和消除 硫的不良影響，更能有效提高氮在鋼液中的溶解度
6、 本發(fā)明合理地調高了氮元素的含量，由于本發(fā)明的鋼液對 氮的溶解度較高，使得本發(fā)明可以添加更多的氮元素，這樣，本發(fā) 明中碳、錳、氮元素總含量比較高，由于它們形成奧氏體組織的能 力都很強，因此，可顯著降低本發(fā)明中貴重金屬鎳的含量。
具體實施例方式
本具體實施方式
僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明 的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實 施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權利要求范圍 內都受到專利法的保護。
實施例l， 一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 CO. 087%， SiO. 39%, Mn9. 50%， P《0. 024%; S《0. 001%， Crl7. 55%， Ni5. 04%, NO. 28°/。，其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 采購原材料—配料—裝爐—電弧爐初煉—兌入氬氧脫碳爐精煉— 拉渣—合金計算并補加—脫碳—造渣—預還原—拉渣—終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—力口熱—初軋開坯—方坯修磨—力口熱-連軋-線材收集—酸洗-精整-包裝—入庫。線材在熱軋酸洗
的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是845MPa,延伸率是55%，斷面收縮率是 75%。 4妄照GB/T4334. 5-2000試-驗方法，試樣在辟^酸~辟L酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷拉后抗拉強度可達到14 0謹Pa ，并在標準水平臺面上用強力磁 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
實例2, —種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 CO. 089%, SiO. 35%, Mn9. 68%, P< 0.028%; S<0. 001%, Crl7. 53%, Ni5. 01%， NO. 29%,其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 采購原材料—配料—裝爐—電弧爐初煉—兌入氬氧脫碳爐精煉— 拉渣—合金計算并補加—脫碳-造渣—預還原—拉渣—終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—加熱—初軋開坯—方坯修磨—力口 熱-連軋-線材收集—酸洗—精整-包裝—入庫。本實施例所得線 材在熱軋酸洗的交貨狀態(tài)下，其抗拉強度835MPa,延伸率54%，斷 面收縮率73%。按照GB/T4334. 5 ~ 2000試驗方法，試樣在>5克酸~石危 酸銅溶液中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間 腐蝕傾向，經冷拉后抗拉強度可達到1400MPa，并在標準水平臺面 上用強力磁鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
實施例3, —種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 CO. 06%, Si0. 30%, Mn9. 0%, P《0. 024%; S《0. 001%， Crl7. 00%， Ni4. 00%， N0. 20%,其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 采購原材料—配料—裝爐—電弧爐初煉—兌入氬氧脫碳爐精煉— 拉渣—合金計算并補加—脫碳—造渣—預還原—拉渣—終還原-精煉—出鋼—才莫鑄—鋼4定修磨—加熱—初軋開坯—方坯《奮磨—加 熱-連軋—線材收集一酸洗-精整—包裝-入庫。線材在熱軋酸洗 的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是80畫Pa,延伸率是53°/ ,斷面收縮率是 72%。按照GB/T4334. 5 ~ 2000試驗方法，試樣在硫酸~硫酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷拉后抗拉強度可達到1350MPa,并在標準水平臺面上用強力磁 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。實施例4， 一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是
CO. 12%， SiO. 60%， MnlO. 50%， P《0.024%; S《0.001%， Crl8. 00%, Ni6. 00°/。， NO. 35%,其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流禾呈 采購原材料-配料-裝爐-電弧爐初煉-兌入氬氧脫碳爐精煉-拉渣—合金計算并補加—脫碳-造渣—預還原—拉渣-終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—力口熱—初軋開坯—方坯修磨—力口 熱—連軋-線材收集-酸洗-精整-包裝-入庫。線材在熱軋酸洗 的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是835MPa,延伸率是52%,斷面收縮率是 72°/。。按照GB/T4334. 5 - 2000試一險方法，試樣在石克酸~辟u酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷^i后抗^立強度可達到1360MPa，并在標準水平臺面上用強力》茲 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
實施例5， 一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 CO. 08%, SiO.39%, Mn9. 50%, P《0. 024%; S《0. 001%, Crl7. 20%, Ni5. 04°/。， NO. 28°/。，其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 采購原材料—配料—裝爐—電弧爐初煉—兌入氬氧脫碳爐精煉— 拉渣-合金計算并補加-脫碳—造渣-預還原—拉渣-終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—力口熱—初軋開坯—方坯修磨—力口 熱-連軋-線材收集-酸洗-精整—包裝-入庫。線材在熱軋酸洗 的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是858MPa,延伸率是59%,斷面收縮率是 78°/。。按照GB/T4334. 5 ~ 2000試—險方法，試樣在好u酸~碌u酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經沖企驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷拉后抗拉強度可達到1400MPa，并在標準水平臺面上用強力磁 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
實施例6, —種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 C0. 10%， Si0.39%， Mn9. 50%， P< 0. 024%; S《0. 001%, Crl7. 80%, Ni5. 04%, NO. 30%,其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 采購原材料—配料-裝爐—電弧爐初煉-兌入氬氧脫碳爐精煉-拉渣—合金計算并補加—脫碳—造渣—預還原—拉渣—終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—力口熱—初軋開坯—方坯修磨—加熱—連軋—線材收集—酸洗—精整—包裝—入庫。線材在熱軋酸洗
的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是860MPa，延伸率是53%,斷面收縮率是 78°/。。按照GB/T4 3 34. 5 ~ 2 000試-驗方法，試樣在辟u酸~碌u酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷拉后抗拉強度可達到1420MPa，并在標準水平臺面上用強力磁 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
實施例7， 一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其化學成份是 CO. 070%, SiO. 39%, Mn9. 50%, P < 0. 024%; S《0. 001%, Crl7. 55%, Ni5.04%, NO. 20%,其余為Fe。形態(tài)為線材，其采用如下工藝流程 釆購原材料—配料—裝爐—電弧爐初煉—兌入氬氧脫碳爐精煉— 拉渣—合金計算并補加—脫碳—造渣—預還原—拉渣—終還原— 精煉—出鋼—模鑄—鋼錠修磨—力口熱—初軋開坯—方坯修磨—力口 熱—連軋—線材收集—酸洗—精整—包裝—入庫。線材在熱軋酸洗 的交貨狀態(tài)下的抗拉強度是815MPa,延伸率是50%,斷面收縮率是 70%。按照GB/T4334. 5 - 2000試驗方法，試樣在石克酸~硫酸銅溶液 中連續(xù)進行16小時沸騰試驗，經檢驗，試樣無任何晶間腐蝕傾向， 經冷拉后抗拉強度可達到1400MPa，并在標準水平臺面上用強力磁 鐵靠近，無任何吸附、移動現(xiàn)象。
權利要求
1、一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，它包含如下重量百分組成的成分C0.06～0.12％，Si0.30～0.60％，Mn9.0～10.5％，P≤0.035％；S≤0.015％，Cr17.00～18.00％，Ni4.00～6.00％，N0.20～0.35％，其余為Fe。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其 特征在于C的百分含量為0. 08 ~ 0. 10°/。。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其 特征在于S的百分含量為《0. 005°/。。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其 特征在于Cr的百分含量為17. 20~ 17. 80%。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，其 特征在于N的百分含量為0. 25 ~ 0. 30%。
全文摘要
一種耐磨耐蝕無磁高強度不銹鋼，它包含如下重量百分組成的成分C0.06～0.12％，Si0.30～0.60％，Mn9.0～10.5％，P≤0.035％；S≤0.015％，Cr17.00～18.00％，Ni4.00～6.00％，N0.20～0.35％，其余為Fe。本發(fā)明通過加入較高含量的錳、碳、氮元素并進行合理配比，提高材料的強度和耐磨性，且達到了擴大奧氏體組織的目的，這顯著地降低了本發(fā)明所得不銹鋼的磁性。
文檔編號C22C38/58GK101560634SQ20091009713
公開日2009年10月21日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權日2009年3月20日
發(fā)明者丁斌華, 吉建軍, 吳明華, 王建勇, 鄒偉民, 金衛(wèi)強 申請人:永興特種不銹鋼股份有限公司