加工硬化的不锈钢板制造技术

本发明专利技术涉及一种加工硬化的不锈钢板材，其化学成分（质量％）为Ｃ：０．１５％或更低、Ｓｉ：１．０％或更低、Ｍｎ：１．０％或更低、Ｓ：０．００５％或更低、Ｃｒ：１０－２０％、Ｎｉ：０．５％或更低、Ａｌ：０．００１－０．０５％，以及任选地选自Ｍｏ：０．５－２．０％、Ｃｕ：０．５－３．０％和Ｎｂ：０．０５－１．０％中的一种或多种元素，在钢中以≤０．０６％的洁净度分散有颗粒直径≤１０μｍ的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］基和／或Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］.ＭｇＯ基的夹杂物，本发明专利技术的材料由于加工硬化的铁素体组织而具有高的强度。上述加工硬化的材料具有７００Ｎ／ｍｍ↑［２］或更高的０．２％条件屈服强度并且弯曲性能非常好，因此可以用来作为家用电器和办公自动化装置等的部件或结构材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于加工硬化的不锈钢板，该钢板具有通过加工硬化而强化的铁素体组织以改善强度和弯曲性能。
技术介绍
对于家用电器或办公室自动化装置例如电视机和个人电脑特别是便携式笔记本电脑来说，存在着要求减轻其内部构件重量的趋势。这种重量减轻是通过减小各部件的厚度来实现的，尽管厚度减小了，但还要保证使用所必须的强度。对此，0.2％条件屈服强度至少500N/mm2或者维氏硬度至少HV200的钢材已经被用于这一目的。家用电器或办公室自动化装置中的框架或壳体一般是通过将切好的板材压制或弯曲加工成所要求的外形轮廓而制成的，因此，用于这种用途的金属材料除了机械性能外还应当具有良好的弯曲性能。近年来，出于环境保护以及可回收利用方面的考虑，对于不需要镀覆或涂装的裸装金属材料供货的需求十分迫切。具有良好耐腐蚀性的有代表性的裸装金属材料是马氏体不锈钢(例如SUS410或SUS420J2)、沉淀硬化不锈钢(例如SUS631)或者加工硬化奥氏体不锈钢(例如SUS304或SUS301)。马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢，在加工成型为所要求的外形之后，还要通过热处理例如淬火和回火或者时效来进行强化。但是，这种热处理要由金属加工厂来进行，因此，金属加工厂必须承担热处理设备的费用。此外，经过热处理的钢板还需要进行酸洗或研磨以除去氧化皮，并且还要对经过热处理的钢板进行整形以消除由于热处理而产生的变形。另一方面，加工硬化奥氏体不锈钢在板材状态下就具有足够的强度和良好的弯曲性能，因而金属加工厂可以免去热处理工序，但是由于添加了较高比率的Ni，这种不锈钢价格十分昂贵。对于这个问题，目前已经提出了几种技术方案，在不削弱加工硬化奥氏体不锈钢的优点的情况下降低Ni含量，以降低钢的成本。例如，JP63-169330A中公开了一种铁素体/马氏体双相不锈钢，其强度和成形性能分别通过马氏体相和铁素体相得到改善。JP11-302791A中公开了一种不锈钢，其弯曲性能通过控制在铁素体/马氏体双相或马氏体单相中分散存在的MnS夹杂物的尺寸和形状而得到改善。JP2001-262282A中公开了一种不锈钢，其铁素体组织不需要进行热处理而被加工硬化。JP63-169330A中公开了一种铁素体/马氏体双相不锈钢，其强度可以通过增加马氏体相的比率而得到提高，但其弯曲性能在马氏体相比率在50质量％以上时显著恶化。JP11-302791A中公开了一种不锈钢，主要用来作为建筑结构中具有较大弯曲半径的矩形管。另一方面，家用电器的框架、壳体或箱体是通过以明显小于矩形管的弯曲半径将钢板成形为所要求的外形来制造的。由于弯曲半径很小，双相或马氏体单相不锈钢板在加工成形为框架、壳体或箱体的形状时常常会开裂，即使MnS的尺寸和形状得到适当控制也是如此。在JP11-302791A中没有具体地公开如何控制MnS的尺寸和形状。众所周知，钢板的弯曲性能由于存在沿着轧制方向伸长的细条状MnS而被恶化。随着冷轧压下量的增大，MnS进一步伸长并最终变成细小的颗粒分散在钢的基体中。结果，对于薄的钢板来说，MnS由于细微地分散而变得无害，但是对于相对较厚的钢板来说，不能期待MnS以细小颗粒的形式分散，因而MnS仍然是有害的。此外，为了确保适当的强度以适应各种不同的用途，需要进行各种合金化设计，这是因为不需要热处理的双相或马氏体单相不锈钢的强度主要由合金成分来确定。与通过马氏体相变的强化相比，将铁素体组织加工硬化的冷轧方法更有利于改善弯曲性能。但是，JP2001-262282A是针对摩托车的圆盘闸的，该圆盘闸是由不锈钢板制成，不需要进行弯曲加工。按照该专利建议的条件制成的钢板，不适合用于框架、壳体和箱体的材料，因为这些钢板在以较小的弯曲半径进行弯曲加工时常常会开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种强化的不锈钢板，该钢板可以被加工成形为所要求的外形而不会开裂，即使是在十分严酷的加工条件下也是如此。本专利技术的另一个目的是，通过脱硫和用Al进行脱氧的复合处理，使夹杂物变成细小的Al2O3或Al2O3·MgO颗粒，以及不需要热处理而通过冷轧形成加工硬化的铁素体组织，从而改善不锈钢板的成形性能和强度。本专利技术的加工硬化不锈钢板的特征在于其化学成分和金相组织。本专利技术的不锈钢由以下成分组成0.15质量％或更低的C、1.0质量％或更低的Si、1.0质量％或更低的Mn、0.005质量％或更低的S、10-20质量％的Cr、0.5质量％或更低的Ni、0.001-0.05质量％的Al，余量基本上是Fe。该不锈钢还可以进一步含有选自下组元素中的至少一种0.5-2.0质量％的Mo、0.5-3.0质量％的Cu和0.05-1.0质量％的Nb。这种不锈钢具有加工硬化的铁素体组织，其中分散有Al2O3和/或Al2O3·MgO的细小颗粒，颗粒的尺寸为10μm或更小，钢的洁净度指数是0.06％或更低。其0.2％条件屈服强度最好是通过冷轧压下量而控制在500-900N/mm2的范围内。具体实施例方式MnS是一种对弯曲性能有害的夹杂物，它比较软，在冷轧过程中沿着轧制方向伸长，因而形成细条状分散于钢的基体中。这样的不锈钢板被弯曲加工时，MnS由于应力集中而成为裂纹源。仅仅脱硫不足以使MnS变得无害，但为了抑制裂纹的产生必须控制MnS夹杂物的组成、尺寸和形状。MnS夹杂物的组成、大小和形状随着在炼钢工序中添加到钢水中的脱氧剂的种类而改变，例如，当添加Si作为脱氧剂时，除了形成MnS外还形成MnO·SiO2和/或MnO·SiO2·MnS。另一种脱氧剂Ti可抑制条形夹杂物的形成，但是作为脱氧产物形成了TiN以及TiO2。这些反应产物结合到一起成为粗大的簇状物，使不锈钢板上产生表面缺陷。Ti脱氧还伴随发生中间罐水口堵塞，除非特别减少钢水中的N含量。本专利技术人研究并分析了抑制MnS、MnO·SiO2和MnO·SiO2·MnS等夹杂物的各种工艺条件，这些夹杂物使钢板的弯曲性能恶化并使钢板的外观恶化。在研究过程中，本专利技术人意外地发现，通过用Al进行特定的脱氧，使夹杂物改变成Al2O3或Al2O3·MgO型夹杂物，可以改善钢板的弯曲性能。事实上，通过脱硫和用Al进行脱氧的复合处理，形成具有以洁净度指数为0.06％或更小在钢的基体中分布有10μm大小的Al2O3或Al2O3·MgO夹杂物的组织的钢板，该钢板可以以良好的弯曲性能被加工成形为所要求的外形，这一点在下面的实施例中可以得到说明。由于不锈钢板通过冷加工形成了加工硬化的铁素体相而得到强化，因此不需要任何特定的合金化设计就可以赋予不锈钢板以适合于使用目的的0.2％条件屈服强度。有代表性的冷加工是冷轧，通过控制冷轧压下量将屈服强度调整为500-900N/mm2(即维氏硬度200-300HV)范围内的其一数值。顺便说一下，通常退火状态的铁素体不锈钢板具有大约250-300N/mm2(维氏硬度约130-150HV)的屈服强度，远低于所要求的值。本专利技术的铁素体不锈钢板具有下面所述的化学成分以及夹杂物的组成、大小和形状受到控制的组织。<合金化设计> C0.15质量％或更低C是强化钢的基体的合金元素，但过量的C促使碳化铬沉淀析出，导致耐腐蚀性恶化。因此，C含量的上限被确定为0.15质量％，最好是0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
加工硬化的不锈钢板，其特征在于，具有由下述成分组成的化学成分：０．１５质量％或更低的Ｃ、１．０质量％或更低的Ｓｉ、１．０质量％或更低的Ｍｎ、０．００５质量％或更低的Ｓ、１０－２０质量％的Ｃｒ、０．５质量％或更低的Ｎｉ、０．００１－０ ．０５质量％的Ａｌ，余量除了不可避免的杂质外是Ｆｅ；并且具有加工硬化的铁素体组织，其中以洁净度指数为０．０６％或更低分散有尺寸为１０μｍ或更小的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和／或Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］.ＭｇＯ夹杂物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：森川广，香月淳一，藤井孝浩，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]