一种马氏体不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种马氏体不锈钢及其制造方法，其主要特征为包括如下重量百分配比的化学元素：０．１３～０．１８％Ｃ，０．０６～（Ｃ－０．０６）％Ｎ，且Ｃ＋Ｎ≥０．２１％，Ｓｉ≤１．００％，Ｍｎ≤１．００％，Ｃｒ：１２．００～１４．００％，Ｐ≤０．０３５％，Ｓ≤０．０３０％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质；制造方法如下：１）连铸或模铸，铸后以≤１０℃／ｍｉｎ冷却；２）热轧：加热温度１２００℃～１２５０℃，开轧温度≤１１８０℃，终轧温度≥９８０℃，轧后钢卷自然冷却；３）７８０℃～９００℃常规退火；４）１０００℃～１１５０℃常规正火。本发明专利技术可以在降低生产成本的同时，提高马氏体不锈钢的硬度和耐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶金领域，特别属于马氏体不锈钢。
技术介绍
在生产剪刀、餐刀、五金刀具时经常采用Crl3型马氏体不锈钢，这类 不锈钢具有较高的强度、硬度，并具有一定的耐蚀性。为了保证马氏体不锈钢具有较高的硬度和一定的耐蚀性，2Crl3钢具有 0. 16-0. 25。/。C(典型2Crl3钢0. 22%C)， 12-14%Cr的基本化学成分。由于钢中 C含量较高，钢在生产过程中的偏析较严重，耐蚀性相对较差。为保证钢具 有良好耐蚀性，除了在钢中加入的适量Cr夕卜，还在钢中加入Ni，有时也加 入Mo、 Cu，以保证钢具有高硬度，表l为Crl3型马氏体不锈钢的相关专利。 表l Crl3型马氏体不锈钢专利的化学成分比较/wtM<table>table see original document page 3</column></row><table><table>table see original document page 4</column></row><table>加入c的目的是能得到稳定的高温奥氏体相，增加钢的淬透性，在空冷 条件下即可得到马氏体组织。但是，较高的c对于提高钢的耐蚀性不利，所以，有时人们加入一定量的奥氏体形成元素N、 Ni来代替部分的C，如 CN1145644、 CN1287184、 JP100腦2、 CN11624182。钢中加入Mo、 Cu,可以改 善钢的耐蚀性，提高钢的强度和硬度，增加二次硬化效应，Mo还能提高钢的 高温强度和回火稳定性，如CN1145644、 JP10018002、 EP1739199。但是，加入 Ni、 Mo、 Cu等合金元素后，钢的成本显著上升。N的加入对于提高不锈钢硬 度和耐蚀性来说是优选的，然而，N在高温铁素体中的固溶度很低，N的含量 过高时就会在钢L—S的转变过程中析出，在钢中留下气孔，因而在N的合 金化过程中，如何控制钢中的N含量是一个关键点。CN11624182中规定C的含量为0. 12 0. 17%，而N含量为0. 06 0. 10%。 实际上，N在高温铁素体中的固溶度与其他合金元素的含量，特别是C含量有 很大的关系。实践证明，当C含量为O. 13时，N含量为0.095。/。左右时就会在 铸坯中形成气孔；当碳含量为O. 18%时，N的含量达到0.1iy。时钢中气孔仍不 明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供，使生产出的 马氏体不锈钢具备更高的硬度和更好的耐蚀性能，在降低生产成本的同时， 可以更好地满足制造餐刀具对马氏体不锈钢的要求。本专利技术的技术方案为 一种马氏体不锈钢，包括如下重量百分配比的化 学元素C : 0. 13 0. 18%， N : 0. 06 (C —0. 06) %，且C + N>0. 21%，Si 《1.00%， Mn《1.00%， Cr : 12.00 14.00%， P《0.035%， S《0.030%，其余 为Fe和不可避免的杂质。优选地，所述Cr元素的重量百分配比为13. 00 14.00%。C:提高钢的淬硬性及强度。过低的碳会导致钢的硬度达不到使用要求； 过高的碳会增加钢在连铸过程中的偏析，同时也会降低钢的耐腐蚀性能。C含 量的合理范围可以规定为0. 13 0. 18%，同时必须与N的含量有合理的匹配。N:提高钢的淬硬性及强度，推迟碳化物的析出。当氮在马氏体不锈钢中 的含量低于0.06%时作用不明显。N在马氏体不锈钢中的含量主要受N在铁素 体中的固溶度限制，而N在铁素体中的固溶度与C含量(0. 13 0. 18%范围内) 存在(C一0.06) %的关系，因此，N的含量可以规定为0.06 (C一0.06) %。在2Crl3钢中，碳化物的析出温度较高，析出倾向较大，降低C含量可 以降低碳化物的析出温度，对提高钢的耐蚀性也有利；N都是强奥氏体化元素， 又是提高钢的耐点蚀能力的重要元素，加入N可以提高钢的硬度、耐蚀性；N 在高温铁素体的固溶度与钢中的C含量有很大的关系，因此在钢中加入N时 应当注意与钢中的C量相匹配，过低的N量会使钢的淬硬性不够，N含量过高 会导致钢产生气孔。C+N:控制钢中C+N的量主要是为了保证钢具有较好的淬硬性，使钢的 硬度达到HRC》48的要求。Si:钢中存在的一种杂质元素。当Si含量较低时，对钢的机械性能没有 大的影响，当Si含量超过1. 00%时韧性劣化。Mn:可在一定程度上提高钢的淬透性，增加钢的强度；以MnS的形式固 定钢中的S，而超过1.00%时韧性劣化。Cr:提高钢的耐腐蚀性能。当Cr含量达到12.00%时改善钢的耐点腐蚀以 及缝隙腐蚀性。过度添加Cr会增加生产成本。因此，Cr含量的合理范围 12.00 14.00%，为了提高钢的耐蚀性可以更优选为13.00 14.00%。P:钢中的杂质元素。考虑到过多的要求低P量会增加生产成本，其上限 可以规定为《0. 035%。S:钢中的杂质元素，恶化耐蚀性，含量越少越好。考虑到过多的要求低S量会增加生产成本，其上限可以规定为《0.030%。一种马氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤(1) 连铸或模铸；连铸或者模铸时要保证铸坯内部成分均匀和表面质量良好，模铸的钢锭需轧制成钢坯。连铸坯和钢坯需要采用《10。C/min冷却速度冷却，这是为了避免马氏体转变过快引起开裂。(2) 热轧将坯料加热至1200。C 125(TC，保温至坯料温度均匀，开轧 温度《1180。C，终轧温度^980。C，轧后钢巻自然冷却，高温时要避 免风吹、水淋等激冷方式冷却。连铸坯或初轧钢坯在热轧前的加热 温度为1200°C 1250°C， 一方面可以使碳化物充分的溶解，另一方 面可以获得均匀的奥氏体化组织；开轧温度《1180。C，终轧温度》 98(TC时可以保证钢具有良好的轧制性能；钢巻高温时避免风吹、水 淋，以避免马氏体转变过快引起开裂。(3) 常规退火退火温度78(TC 900。C;热轧钢巻经780。C 90(TC退火后组织为均匀细小的铁素体基体和球状碳化物，这样一方面保证钢 材有良好的加工性能，另一方面也为正火处理作好准备。(4) 常规正火正火温度100(rC 115(TC。正火加热温度为1000°C 1150。C可以使碳化物充分溶解，获得均匀的奥氏体组织，正火后为马氏 体组织。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果1. 本专利技术中关于化学元素的重量百分配比的设计可以使马氏体不锈钢在 铸造过程中碳化物的偏析较少，同时避免气孔产生。2. 本专利技术生产出的马氏体不锈钢具备较高的硬度、较好的耐蚀性，更加 适合于制作刀具等承受高应力且需要有一定耐蚀性的器具或零件。3. 本专利技术提高了产品质量，降低了生产成本。附图说明图1为实施例1的热轧后钢的金相图。图2为对比例1的热轧后钢的金相图。图3为实施例1的正火后钢的组织的金相图。图4为对比例1的正火后钢的组织的金相图。图5为4个实施例与对比例1的点蚀电位测定示意图。图6为C含量对N在铁素体中的影响的示意图。图7为实施例3的试验钢锭图。 图8为对比例3的试验钢锭图。具体实施例方式经冶炼得到成分如表1所述的马氏体不锈钢锭，初轧成30mm厚的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马氏体不锈钢，其特征在于包括如下重量百分配比的化学元素：Ｃ：０．１３～０．１８％，Ｎ：０．０６～（Ｃ－０．０６）％，且Ｃ＋Ｎ≥０．２１％，Ｓｉ≤１．００％，Ｍｎ≤１．００％，Ｃｒ：１２．００～１４．００％，Ｐ≤０．０３５％，Ｓ≤０．０３０％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦斌，王军，王治宇，王强，郑皓宇，杨军，崔培耀，何磊，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]