具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼及其制造方法技術

具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼及其制造方法，其成分重量百分比為：C0.004%-0.015%，N≤0.015%，Mn0.2-1.0%，Si0.2-1.0%，Cr17.0-20.0%，Ni0.25-0.6%，Cu0.2-1.0%，Mo0.05-0.5%，14(C+N)≤Nb+Ti≤1.0%，Nb/Ti≥1.5，0.3%≤Nb+V≤0.6%，P≤0.035%，S≤0.003%，其余為Fe和不可避免雜質；其屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數，各向異性指標Δr≤0.3。本發明專利技術采用中Cr合金設計，利用Cu、Nb、Ti、Mo的合理匹配，提高其耐腐蝕性能，同時采用V、Nb配合結合連鑄、熱軋、退火、冷軋、退火等工藝對晶粒度精確控制，從而得到綜合性能良好的鐵素體不銹鋼鋼板。

【技術實現步驟摘要】
具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼及其制造方法
本專利技術涉及鐵素體不銹鋼，尤其涉及一種具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼及其制造方法，該鋼種屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數，各向異性指標Δr≤0.3，具備非常優越的室溫成形性能，能夠滿足各種復雜形狀的沖壓件，比如汽車油箱生產沖壓要求。
技術介紹
隨著我國汽車工業的高速發展，汽車油箱用鋼的使用量越來越大。汽車油箱在實際適用過程中直接暴露在大氣環境中，工作環境比較復雜，尤其是在北方冬季采用了NaCl作為融雪劑后，路面飛濺液體對油箱的腐蝕相當強烈，所以對油箱用鋼的耐腐蝕性能提出很高的要求。目前國內的卡車基本全部采用碳鋼鍍鉛板或者鋁合金制作汽車油箱，其中碳鋼需要添加防銹涂層，不利于環保，且在行駛過程中若被路面飛濺石子擊傷后會很快發生銹蝕。采用鋁合金油箱則成本高，強度低易破損，甚至交通安全事故中極易導致爆炸事故。為了滿足使用以及安全的要求，常用厚度約3mm的鋁合金板來制作油箱，性價比并不高。另外為了保證汽車油箱的容量和足夠的剛度，部分車型的油箱形狀比較復雜，此時對制作汽車油箱用的不銹鋼室溫沖壓性能也提出很高的要求。因此在國外發達國家，普遍使用304等奧氏體不銹鋼來制作卡車油箱，因為奧氏體不銹鋼具備優良的耐腐蝕性能，同時在加工過程中的加工硬化效果好，使油箱也具備較高的強度，能夠滿足油箱使用及加工的各項需求，但是奧氏體不銹鋼含Ni量高，價格昂貴，對整車裝備而言成本較高。鐵素體不銹鋼要滿足油箱的性能需求，必須同時具備優良的耐腐蝕性能，優良的成形性能和強度。目前現有的鐵素體不銹鋼屈服強度均在200MPa-260MPa之間，而且常規的430、409等不銹鋼用來加工油箱時，除了面臨強度較低的問題外，還會在較短的時間內發生嚴重銹蝕，不僅影響外觀，還增加了穿孔失效的風險，另外，在冷沖壓加工的時候產生沖壓開裂或者因為嚴重的各項異性而導致零件變形、起皺等缺陷。因此，開發具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼才能滿足油箱的使用要求。表1
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度的中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法，該鋼種屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數的同時各向異性指標Δr≤0.3，采用本專利技術材料鋼種制作卡車油箱，可以減薄油箱壁厚，但不影響油箱的整體強度，同時又滿足其腐蝕性能要求，即使在行駛過程中發生表面擦傷也不會導致局部的破損失效及腐蝕，可具備持久的較好使用性能。為了滿足鋼的強度、可焊接性、耐腐蝕性及抗沖擊性的要求，本專利技術采用了中Cr合金設計，針對油箱的使用環境，利用Cu、Nb、Ti、Mo的合理匹配提高其耐腐蝕性能，同時采用V、Nb的復合添加配合隨后的連鑄、熱軋、退火、冷軋、退火等生產工藝對晶粒度精確控制，從而得到綜合性能良好的鐵素體不銹鋼鋼板。本專利技術的具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼，其化學成分的重量百分比為：C：0.004%-0.015%，N≤0.015%，Mn：0.2-1.0%，Si：0.2-1.0%，Cr：17.0-20.0%，Ni：0.25-0.6%，Cu:0.2-1.0%，Mo：0.05-0.5%，且滿足14(C+N)≤Nb+Ti≤1.0%，Nb/Ti≥1.5，0.3%≤Nb+V≤0.6%且Nb、Ti、V均大于0，P≤0.035%，S≤0.003%，其余為Fe和不可避免的雜質；其屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數，各向異性指標Δr≤0.3。本專利技術的具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度的鐵素體不銹鋼的成分設計理由如下：C和N：本專利技術鋼種屬于超低碳氮的鐵素體不銹鋼，因此在本專利技術鋼中，碳和氮屬于特別關注的控制元素，其中，N主要是雜質元素需要盡可能降低其含量。而C含量過低不利于保證材料的強度，尤其是C要與Nb、Ti形成碳化物起到提高材料強度的作用，當C含量非常低和非常高時，退火過程中的晶粒度控制也會受到影響。C過高則會影響材料的耐腐蝕性能和成形性能，因此設定了C的控制范圍為0.004%-0.015%，N≤0.015%，降低氮含量主要是盡可能降低穩定化元素用量，特別是減少Ti的使用，提高產品的表面質量和提高晶間腐蝕性能。Cr：Cr是提高耐蝕性和強度的主要合金元素。Cr能提高不銹鋼耐蝕性，提高其耐大氣腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕能力。Cr也能提高鋼的強度，同時Cr含量提高使冷連軋出現表面缺陷的風險增加。Cr含量過低則不利于提高其腐蝕性能，因此Cr含量選擇范圍為17-20%。Si：加入鋼中起到脫氧和改善耐蝕性的作用，同時還可以進一步極高材料的強度。過低不利于脫氧作用和提高強度，一般大于0.2%。但Si含量大于1.0%，加工和韌性不利，對常溫下成型也不利。考慮到整體性能，Si含量選擇范圍為0.2-1.0%。Mn：Mn為弱奧氏體元素，Mn可以抑制不銹鋼中硫的有害作用，提高熱塑性。過低不利于提高其熱塑性，過高不利于保證其耐腐蝕性。本專利技術鋼中為了保證鋼的強度和塑性，Mn含量選擇范圍為0.2-1.0%。Cu：Cu為弱奧氏體形成元素，在本合金設計體系中對組織的影響可以忽略不計，然而適量的Cu可以抑制鐵素體不銹鋼的陽極溶解，減緩點蝕的形核和擴散，可以有效的提高材料的耐腐蝕性能。另外Cu也可提高材料強度，改善鐵素體不銹鋼的冷加工性能。Cu含量過低，對材料性能的改善沒有明顯作用，而太高又會對生產過程帶來一定難度，所以添加Cu含量的范圍為0.2-1.0%。Ni：Ni為奧氏體形成元素，在鐵素體不銹鋼中不可存在過多，但是少量的Ni對材料焊縫的低溫韌性改善非常有利，考慮該專利技術鋼在實際使用時焊接為必不可少的工藝，所以將Ni添加量控制在0.25-0.6%。Ti和Nb：Ti和Nb主要用于防止鋼中鉻和碳結合形成鉻碳化物而引起的鉻濃度降低導致耐腐蝕性降低，特別是引起晶間腐蝕；Ti還可以與鋼中硫結合形成TiC2S化合物以防止MnS所引起的點蝕。通過實驗證明當Nb+Ti的含量大于或等于14×（C+N）時，無論是母材還是焊縫的晶間腐蝕基本不會發生。本專利技術鋼中除了考慮改善材料晶間腐蝕以外，還利用Nb和Ti來提高材料的強度，同時通過其對間隙原子的固定作用而提高室溫成形性能。Nb過高對鋼的脆性轉變溫度不利。Nb與氮形成的氮化物(NbN)還會降低鋼的熱塑性，Nb過多則導致形成粗大的Fe2Nb，對材料的室溫成形性能反而有害。Ti作為穩定化元素與Nb復合添加對耐腐蝕性能和成形性能均有利，但是Ti含量較高時TiN夾雜物數量多，尺寸大，對材料的表面質量也會帶來一定損害，考慮到Nb也可以提高材料的強度，所以本專利技術鋼中穩定化元素添加以Nb為主，添加較少的Ti保證穩定化效果和提高材料的焊接性能，尤其是當Nb/Ti≥1.5的時候，焊縫組織細化的效果非常明顯。因此。綜合考慮到所加C、N的含量，Nb、Ti元素的選擇范圍為：14×(C+N)≤Nb+Ti≤1.0，Nb/Ti≥1.5。V：V有利于提高材料強度，在鐵素體不銹鋼中與Nb作用相似，但是本專利技術鋼中含Nb量過高時會在鋼中形成粗大的Fe2Nb相，其在本專利技術所設計的工藝條件下難以避免，這就導致Nb的強化作用有所減弱，因此添加一定量的V元素以保證材料的強度；另本文檔來自技高網...

【技術保護點】
具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼，其化學成分的重量百分比為：C：0.004%?0.015%，N≤0.015%，Mn：0.2?1.0%，Si：0.2?1.0%，Cr：17.0?20.0%，Ni：0.25?0.6%，Cu:0.2?1.0%，Mo：0.05?0.5%，且滿足14(C+N)≤Nb+Ti≤1.0%，Nb/Ti≥1.5，0.3%≤Nb+V≤0.6%且Nb、Ti、V均大于0，P≤0.035%，S≤0.003%，其余為Fe和不可避免的雜質；其屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數，各向異性指標Δr≤0.3。FDA00002980888200011.jpg,FDA00002980888200012.jpg

【技術特征摘要】
1.具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼，其化學成分的重量百分比為：C：0.004-0.015％，N≤0.015％，Mn：0.2-1.0％，Si：0.2-1.0％，Cr：17.0-20.0％，Ni：0.25-0.6％，Cu:0.25-1.0％，Mo：0.05-0.5％，且滿足14(C+N)≤Nb+Ti≤1.0％，Nb/Ti≥1.5，0.3％≤Nb+V≤0.6％且Nb、Ti、V均大于0，P≤0.035％，S≤0.003％，其余為Fe和不可避免的雜質；其屈服強度≥320MPa，點腐蝕電位≥0.3V，塑性應變指數r≥1.6，各向異性指標Δr≤0.3。2.如權利要求1所述的具備優良成形性和耐腐蝕性能的高強度鐵素體不銹鋼的制造方法，包括如下步驟：(1)冶煉、連鑄：按照上述化學成分的配比經電爐煉鋼、AOD脫碳、VOD脫氧三步法冶煉并在VOD結束后進行喂鈦絲處理獲得鋼液，然后將鋼液連鑄成連鑄坯，且連鑄坯中等軸晶比例不低于60％，其中連鑄過程的連鑄坯拉速為0.9-1.1m/min；(2)熱軋：將步驟(1)獲得的連鑄坯送入加熱爐中加熱至1150～1200℃進行熱軋，熱軋時先進行5-7道次粗軋并去除表面氧化皮，粗軋溫度為1120-1050℃，再進行5-7道次精軋，精軋的終軋溫度為980-930℃，最后通過層流水冷卻至600-660℃進行卷取，獲得熱軋卷；(3)熱軋后退火：將步驟(2)獲得的熱軋板在970℃-1020℃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鑫，畢洪運，張志霞，翟瑞銀，
申請(專利權)人：寶鋼不銹鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：