一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法技术

一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板，其组分及wt%：C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%，N≤0.005%，Cr 0.10~1.50%，Cu 0.01~1.00%，Ni 0.01~1.00%。制备步骤：冶炼并连铸成坯；对铸坯加热；热轧；卷取；冷轧；退火；平整。本发明专利技术以传统铁锅使用钢为基体，经过渗氮处理后，可以有效的避免生锈，且高表面硬度高，耐腐蚀性优良，高温性能稳定和抗疲劳强度高。低碳钢板经渗氮处理后，可替代不锈钢、功能涂层钢板，用于制造炒锅、耐腐蚀容器等的制造。

Nitride steel substrate with excellent corrosion resistance and production method thereof

A substrate for nitriding steel with excellent corrosion properties, the components of 0.010~0.10%, Mn and wt%:C 0.10~1.00%, Si 0.010~0.10%, P is less than or equal to 0.02%, S = 0.01%, Als 0.50~1.50%, N 0.005%, Cr 0.10~1.50%, Cu 0.01~1.00%, Ni 0.01~1.00%. The preparation steps are as follows: smelting and continuous casting billet; heating billet; hot rolling; coiling; cold rolling; annealing; leveling. The method of the invention is that the steel is used as the basal body of the traditional iron pot, and the utility model can effectively avoid the rust after the nitriding treatment, and has the advantages of high surface hardness, good corrosion resistance, high temperature performance and high fatigue strength. Low carbon steel plate after nitriding treatment, can replace stainless steel, functional coated steel plate, used in the manufacture of frying pan, corrosion resistant containers, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种渗氮钢及其生产方法，具体地属于一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法。
技术介绍
目前制造炒锅的材质主要有铝合金、不锈钢、铁，铝合金锅导热快，而且受热比较均匀，但烧煮酸、碱性较强或较咸的食物时，锅具中的铝会溶出污染食物，对人体健康不利。不锈钢锅外观秀丽，具有“物理不沾”以及“少油烟”的特征，但锅身较重，价格较贵。传统铁锅具有价格便宜，不含其它化学物质，即使有少量铁溶出也不会对人体造成损害，相反还还被认为最直接的补铁方法，对健康有利，但是传统铁锅容易生锈，如果氧化铁（铁锈）摄入过量，会对人体肝脏有害。传统铁锅渗氮主要采用DC01或SPCC等低碳钢为基材，由于钢板化学成分范围宽，钢中夹杂物含量高，晶粒较粗大且均匀性较差。且在钢板渗氮后容易出现渗氮不均匀，还由于试样存在锈蚀穿孔问题。而使试样无法通过试验象导致不合格，严重时不合格率达到90%以上。目前经冲压加工而成的渗氮钢板主要使用是普通的低碳钢板。经检索，中国专利申请号为200510024801.2的文献，其公开了《耐磨防锈铁锅的生产工艺》，采用该方法所生产的铁锅在内外表面生成一层厚度为20~100微米化学稳定性高而致密的氮化物复合层，可显著提高铁锅的抗腐蚀性能。但是在铁锅实际使用过程中，由于渗氮层存在疏松空隙，水、盐、酱、醋等物质会从空隙处侵蚀铁基体，而普通低碳钢板耐蚀性差，因此经常出现因腐蚀带来铁锅穿孔的现象。中国专利申请号为200810068859的文献，其公开了《奥氏体不锈钢材料的渗氮工艺方法》，其所采用的基体材料为1Cr18Mn8Ni5N奥氏体不锈钢，虽然具有优良的耐腐蚀性，但不锈钢材料成本过高，不适合铁锅等日用金属制品的制造。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术存在的耐腐蚀性能差、有穿孔现象的不足，提供一种渗氮后不会产生穿孔现象，耐腐蚀性能优良，使用寿命得到保证的渗氮钢用基板及生产方法。实现上述目的的措施：一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板，其组分及重量百分比含量为：C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%，N ≤0.005%， Cr 0.10~1.50%，Cu 0. 01~1.00%，Ni 0. 01~1.00%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。生产一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板的方法，其在于，其步骤：1）经常规冶炼并连铸成坯；2）对铸坯加热，并控制加热温度在1200~1300℃；3）进行热轧，控制其热轧的终轧温度在880~980℃；4）进行卷取，控制卷取温度在600~700℃；5）进行冷轧，并控制冷轧总压下率在65~80%；6）进行退火：采用罩式炉退火：退火温度控制在700~760°C，退火时间再20~30h；7）进行平整，并控制平整延伸率在0.5~1.3%。本专利技术中各元素及主要工艺的作用及机理C，碳是良好的固溶强化元素，但对钢板的成形性不利，将碳含量控制在0.010%以上即可以保证钢板的强度，低于0.10%可避免成形性能的降低，有利于钢板的冲压加工。Mn，Mn含量选择在0.10~1.00%，Mn作为固溶强化元素，同时可改善成形性，选择Mn含量在0.10%以上，含量过高时钢板塑性显著降低，不利于加工使用，同时成本较高，因此Mn含量不应超过1.00%。Si，Si含量适量可以改进钢材的成型性，当Si含量低于0.01%时，冶炼成本增加，当Si含量高于0.10%时，对成型性不利，因此选择将Si含量控制在0.10%以下。Al，Al是强脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，采用Al脱氧可以有效降低钢液中氧含量，防止气孔缺陷，同时降低钢中夹杂物水平。Al对N具有极大的亲和力，能起到氮化硬化作用，但含量过高容易使钢材塑性恶化，形成氧化铝夹杂。P，P元素容易导致冷脆，为杂质元素。S，S容易与Mn结合形成MnS夹杂，同时容易与其他夹杂物形成大尺寸的复合夹杂物，对渗氮不利。N，为了利于渗氮和成型性，低N含量比较好。Cr：Cr是对渗氮硬化有利的元素，同时对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。Cu ：Cu 含量选择在0. 01~1.00%，Cu是对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。Ni：Ni含量选择在0. 01~1.00%，Ni是对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。本专利技术与现有技术相比，以传统铁锅使用钢为基体，经过渗氮处理后，可以有效的避免生锈，且高表面硬度高，耐腐蚀性优良，高温性能稳定和抗疲劳强度高。低碳钢板经渗氮处理后，可替代不锈钢、功能涂层钢板，用于制造炒锅、耐腐蚀容器等的制造。附图说明图1为本专利技术实施例（炒锅）防锈穿孔实验后效果图；图2为对比例（炒锅）防锈穿孔实验后效果图；图2中，炒锅底部表面的白色为产生的锈蚀；图1中炒锅底部无白色，即表面无锈蚀。具体实施方式下面对本专利技术予以详细描述：表1为本专利技术各实施例及对比例的取值列表；表2为本专利技术各实施例及对比例的主要工艺参数列表；表3为本专利技术各实施例及对比例性能检测情况列表。本专利技术各实施例均按以下步骤生产：1）经常规冶炼并连铸成坯；2）对铸坯加热，并控制加热温度在1200~1300℃；3）进行热轧，控制其热轧的终轧温度在880~980℃；4）进行卷取，控制卷取温度在600~700℃；5）进行冷轧，并控制冷轧总压下率在65~80%；6）进行退火：采用罩式炉退火：退火温度控制在700~760°C，退火时间再20~30h；7）进行平整，并控制平整延伸率在0.5~1.3%。表1 本专利技术各实施例及对比例的取值列表（wt%）表2 本专利技术各实施例及对比例的工艺参数 表3 本专利技术各实施例及对比例性能检测情况列表表3中的渗氮试验条件：取上述本专利技术实施例钢板进行力学和组织性能分析，同时放入气体渗氮炉进行渗氮处理，渗氮温度为650℃，保温2小时。然后做防锈穿孔试验1和试验2，并观察表面是否存在锈点：试验1：将试样用5%的Nacl溶液煮沸，保持3小时，观察有无锈点。试验2：将试样用5%的Nacl溶液做盐雾试验24小时，观察有无锈点。结果如表3所示，可以看出，本专利技术制造的钢板强度适当，塑性良好，晶粒细小，具有良好的成形性，渗氮后耐蚀性强，具有防锈蚀穿孔性能，而超出本专利技术范围的对比例在钢板在防锈蚀穿孔上存在问题。本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本专利技术技术方案的限制性实施。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板，其组分及重量百分比含量为：C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%，N ≤0.005%， Cr 0.10~1.50%，Cu 0. 01~1.00%，Ni 0. 01~1.00%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板，其组分及重量百分比含量为：C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%，N ≤0.005%， Cr 0.10~1.50%，Cu 0. 01~1.00%，Ni 0. 01~1.00%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏武，宋乙峰，董蓓，杜蓉，雷洪泽，黄道兵，白会平，涂元强，蔡捷，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42