高强低铬不锈钢及其热处理方法技术

公开了高强低铬不锈钢及其热处理方法，按重量百分比计，该高强低铬不锈钢包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。该高强低铬不锈钢屈服强度大于等于500MPa，并且热处理周期大为缩短，从而可以大规模工程应用推广。

【技术实现步骤摘要】

本申请大体上涉及不锈钢领域。具体地，本申请涉及高强低铬不锈钢及其热处理方法。
技术介绍
以南非3Cr12、美国S41003和德国1.4003等为代表的低铬铁素体不锈钢，由于具有良好的力学性能、耐蚀性能和低的全寿命周期成本，正逐渐成为工程结构件用碳钢、耐候钢和涂镀板等的替代材料。这类不锈钢Cr当量相对较低，热轧空冷后会在铁素体基体中形成少量的马氏体，因此具有较高的强度。但此时材料对应的塑性较差(延伸率约为10％)，无法直接工程应用。为此，通常钢卷要在700℃-750℃的罩式炉中进行长时间退火处理。概述一方面，本申请涉及高强低铬不锈钢，按重量百分比计，其包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。另一方面，本申请涉及热处理方法，其包括：a)提供高强低铬不锈钢，按重量百分比计，所述高强低铬不锈钢包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；以及b)对所述待处理不锈钢进行连续退火处理，其中所述连续退火处理中的热处理温度为800℃-900℃。再一方面，本申请涉及高强低铬不锈钢，其中所述高强低铬不锈钢经过连续退火处理，按重量百分比计，所述高强低铬不锈钢包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。附图简要说明图1是实施例1生产的高强低铬不锈钢的显微组织照片。详述在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。除非本申请中另有要求，在整个说明书和所附的权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。在整个说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。定义在本文中，“奥氏体”系指γ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，其具有面心立方结构。奥氏体塑性较好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。在本文中，“马氏体”系指碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其具有体心四方结构。较高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。在本文中，“铁素体”系指碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，其具有体心立方晶格，常用符号F表示。纯铁素体组织具有良好的塑性和韧性，但强度和硬度都较低。在本文中，“室温”系指25℃±5℃。在本文中，“塑韧性”系指不锈钢材料塑性和韧性的统称。在本文中，“塑性”系指在外力作用下，不锈钢材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。在本文中，“韧性”系指不锈钢材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。在本文中，“延伸率(δ)”系指不锈钢试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数：δ＝ΔL/L×100％。在本文中，“屈服强度”系指不锈钢材料发生屈服现象时的屈服极限，这里采用规定非比例延伸率为0.2％时的应力值。在本文中，“抗拉强度”系指不锈钢材料在拉断前承受最大应力值。在本文中，“平均冷却速率”系指(热处理温度-300℃)/(不锈钢从连续退火炉出来冷却至300℃所用的时间)。具体实施方案一方面，本申请涉及高强低铬不锈钢，按重量百分比计，其包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。在某些实施方案中，C为奥氏体形成元素，同时也是固溶强化元素，然而C含量过高会降低钢的耐蚀性和塑韧性，因此，按重量百分比计0<C≤0.05％。在某些实施方案中，Si在炼钢时起脱氧作用，同时也是铁素体形成元素，适量的硅可提高强度和耐蚀性，然而Si含量过高时会恶化钢的韧性，因此，按重量百分比计0<Si≤1.0％。在某些实施方案中，Mn和Ni同为奥氏体形成元素，加入Mn能使钢形成更多高温奥氏体，从而在后续冷却过程获得更多的马氏体，有利于提高强度；同时Mn价格远比Ni低，以Mn代Ni可降低钢的成本。然而过高的Mn含量对钢的耐蚀性不利，因此，按重量百分比计0<Mn≤2.0％。在某些实施方案中，P、S为炼钢不可避免的杂质元素，同时对钢性能不利，因此其含量应当尽量低，按重量百分比计P≤0.045％，S≤0.03％。在某些实施方案中，N为奥氏体形成元素，少量的氮可以起到固溶强化和组织调控的作用，然而N含量过高会降低钢的韧性，因此，按重量百分比计0<N≤0.03％。在某些实施方案中，Cr为最主要耐蚀元素，含量越高越有利于提高钢的耐蚀性能；Cr也是铁素体形成元素，其含量过高不利于钢中马氏体的形成和强度提高，同时过高的Cr含量也会增加钢的成本，因此按重量百分比计10.5％≤Cr≤13.5％。在某些实施方案中，Ni为奥氏体形成元素，可以增加高温时钢的奥氏体组织比例，同时对钢的韧性也有益。然而Ni含量超过一定值后，效果增加的幅度变小。此外，Ni资源有限，为战略元素，价格昂贵且波动大，因此，按重量百分比计0<Ni≤1.0％。在某些实施方案中，Ti、Nb为强碳氮化物形成元素，加入一定量的Ti、Nb可以优先将钢中的多余的碳、氮元素固定，避免Cr的碳氮化物析出，提高钢的耐蚀性能；析出Ti、Nb的碳氮化物可以细化晶粒，改善钢的力学性能。然而过多的Ti、Nb会引起表面缺陷和增加成本，因此Ti、Nb总量>0且≤0.5％。在某些实施方案中，为了保证本申请的高强低铬不锈钢具有高强度和良好的塑性，该不锈钢的化学成分应满足成分因子M的大小约为2.1-3.6，其中M＝[Cr+6Si+5(Ti+Nb)]/[4Ni+2Mn+40(C+N)]。成分因子M反映了铁素体形成元素和奥氏体形成元素含量相对比例。成分因子M值越大，说明不锈钢的铁素体形成元素含量较多，对应不锈钢强度低、塑性好。相反地，成分因子M值越小，说明不锈钢的奥氏体形成元素含量较多，冷却后会形成更多的马氏体，对应不锈钢强度高、塑性差。另一方面，本申请涉及热处理方法，其包括：a)提供待处理不锈钢，本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强低铬不锈钢，按重量百分比计，其包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.高强低铬不锈钢，按重量百分比计，其包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的高强低铬不锈钢，其成分因子M为2.1-3.6，其中M＝[Cr+6Si+5(Ti+Nb)]/[4Ni+2Mn+40(C+N)]。3.热处理方法，其包括：a)提供待处理不锈钢，优选不锈钢卷，按重量百分比计，所述待处理不锈钢成分包含0<C≤0.05％、0<Si≤1.0％、0<Mn≤2.00％、P≤0.045％、S≤0.03％、0<N≤0.03％、10.5％≤Cr≤13.5％、0<Ni≤1.0％、0<Ti+Nb≤0.5％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；以及b)对所述待处理不锈钢进行连续退火处理，其中所述连续退火处理中的热处理温度为800℃-900℃。4.如权利要求3所述的热处理方法，其中每毫米不锈钢厚度对应的保温时间为0.5min-3.0min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗刚，王志斌，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14