專利名稱：一種具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼及其制造方法；該含錫馬氏體不銹鋼經(jīng)1050°c淬火處理的抗拉強(qiáng)度> 1500MPa，洛氏硬度彡48HRC，點(diǎn)蝕電位彡105mV。
背景技術(shù)：
馬氏體不銹鋼是一類組織、性能可以通過不同的熱處理工藝改變的不銹鋼，典型鋼種有20Crl3、30Crl3等，主要用于制造各類刀剪、量具等，大部分要求具有較高的強(qiáng)度 (一般抗拉強(qiáng)度彡1500MPa)、48HRC以上的硬度，同時(shí)要求有一定的耐蝕性。它們經(jīng)退火后的主要組織為鐵素體+碳化物，具有較低的強(qiáng)度、硬度和良好的塑性；經(jīng)高溫奧氏體化后油冷或空冷下來時(shí)主要組織為馬氏體組織，具有較高的硬度和良好的耐腐蝕性能。近年來隨著對(duì)與食品接觸的用具的人體安全性的重視，人們對(duì)刀剪、量具等用的馬氏體不銹鋼的耐蝕性更加重視。用馬氏體不銹鋼制造的刀剪、量具等都在淬火熱處理后使用，因此馬氏體不銹鋼淬火后的性能直接決定了刀剪、量具等的性能。實(shí)際淬火冷卻時(shí)，20Crl3、30Crl3鋼中會(huì)析出含鉻碳化物，在碳化物近旁產(chǎn)生貧鉻區(qū)，使耐蝕性下降，因此減少碳化物的析出對(duì)于維持一般馬氏體不銹鋼良好耐蝕性是相當(dāng)重要的。
基于此，中國專利CN1624182在20Crl3鋼的基礎(chǔ)上將碳含量降低至0.12-0.17% 來減少碳化物的析出，同時(shí)加入0.06-0.10%的氮元素來彌補(bǔ)降碳帶來的硬度損失，氮和碳一樣可以提高硬度。然而氮的加入量是非常有限的，當(dāng)?shù)砍^0.10%時(shí)就容易因氮?dú)馕龀龀霈F(xiàn)針眼狀的缺陷。
中國專利CNlOl 195895A中將碳含量降低至0.13-0.18 %以便減少空冷淬火時(shí)碳化物的析出，增加0.03-0.06%的N來提高淬火硬度和耐蝕性能。此專利認(rèn)為氮除了具有增加淬火硬度外，還具有強(qiáng)化鈍化膜、抑制鉻碳化物的析出的作用；但是由于碳含量較低， 含氮量過高使鉻碳化物的析出量極端降低，損害耐磨性和制造性，氮含量設(shè)計(jì)小于0.06%。 由于碳氮的量較低，為了得到單相的高溫奧氏體組織不得不加入0.10-0.60%的Ni?？梢娫谔己枯^低時(shí)氮的加入量是受限的，而碳氮量較低時(shí)只能借助其他奧氏體化元素來取得單相高溫奧氏體。
為了提高耐蝕性，通常在鋼中會(huì)加入更多量的貴金屬鑰、銅等，如中國專利 CN1145644A中公開了一種0.15-0.40% CUl.00-15.00% Cr的馬氏體不銹鋼，其中加入 0.12 4.0% Cu、1.00-3.00% Mo。然而貴金屬的增加會(huì)明顯增加制造成本。
為了解決目前馬氏體不銹鋼遇到的問題，一方面要求材料具有優(yōu)良的性能，包括高的熱處理強(qiáng)度、硬度和良好的耐蝕性，另一方面要求合理控制合金的加入，以降低制造成本。由此希望在合理控制碳、鉻、氮等元素的含量的同時(shí)，加入一種量少作用大的合金元素來提高性能、控制成本，錫就是比較理想的元素。在CN102162062A中公開了一種含錫的低碳馬氏體不銹鋼，其為低碳的時(shí)效馬氏體不銹鋼，少量錫的加入能夠提高該鋼的耐腐蝕性能，但由于低碳時(shí)效鋼馬氏體不銹鋼的制造成本很高、抗拉強(qiáng)度彡15`00MPa、硬度低于48HRC，不適合用作刀剪、量具制造。
由此可見，在馬氏體不銹鋼的發(fā)展過程中，人們已經(jīng)開始注意到通過降碳增氮在一定程度上提高耐蝕性，但是進(jìn)一步提高耐蝕性方面只能通過加入鑰、銅等貴金屬來實(shí)現(xiàn)， 還沒有使用少量廉價(jià)錫來提升性能，更沒有將降碳、增氮和添錫綜合應(yīng)用于刀剪、量具用的馬氏體不銹鋼中。
上述現(xiàn)有各鋼專利的化學(xué)成分比較如表I所示。[ 0009]
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼，其化學(xué)成分組成的重量百分比為:C: 0.15 0.40%，Si<1.0%，Mn<2.0%，P< 0.040%，S<0.010%，Cr=12.0 14.0%， N:0.05 0.12%,Sn:0.10 0.30%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；該含錫馬氏體不銹鋼經(jīng)1050°C淬火處理后，其抗拉強(qiáng)度≥1500MPa，洛氏硬度≥48HRC，點(diǎn)蝕電位≥105mV。
2.如權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟:按照上述化學(xué)成分的配比進(jìn)行冶煉，經(jīng)連鑄、加熱、熱軋、退火和保溫后，獲得所述具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼，其中，加熱溫度為1100-1250°C，退火溫度為800-900°C， 到溫后保溫時(shí)間為3小時(shí)以上；該含錫馬氏體不銹鋼經(jīng)1050°C淬火處理的抗拉強(qiáng)度≥1500MPa，洛氏硬度≥48HRC，點(diǎn)蝕電位≥105mV。
3.如權(quán)利要求2所述的具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼的制造方法，其特征在于， 冶煉過程中Sn的含量通過加入鍍錫廢鋼板進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼及其制造方法，其化學(xué)成分組成的重量百分比為C0.15～0.40％，Si≤1.0％，Mn≤2.0％，P≤0.040％，S≤0.010％，Cr＝12.0～14.0％，N0.05～0.12％，Sn0.10～0.30％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；通過加入鍍錫廢鋼板控制Sn含量進(jìn)行冶煉，獲得的具有優(yōu)良性能的含錫馬氏體不銹鋼經(jīng)1050℃淬火處理后，其抗拉強(qiáng)度≥1500MPa，洛氏硬度≥48HRC，點(diǎn)蝕電位≥105mV，具有高的強(qiáng)度、硬度和優(yōu)良的耐蝕性，適用于制造高檔刀具、量具和其他要求高硬度、高耐蝕性的零部件。
文檔編號(hào)C21D1/18GK103255343SQ201310145690
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者秦斌, 江來珠 申請(qǐng)人:寶鋼不銹鋼有限公司