低氮钛铁及其制造方法和包芯线技术

本发明专利技术涉及一种低氮钛铁及其制造方法和包芯线，所述低氮钛铁为７０Ｆｅ－Ｔｉ合金，含有氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素，所述氮、铝含量分别为≤０．１５％和＜３％。所述钛、铁、硅、碳、磷、硫铝含量分别为：钛６０－８０％，硅≤０．５％，碳≤０．１％，磷≤０．０４％，和硫≤０．０３％，余量为铁。所述制造方法系在通常的熔炼方法中，将工业盐用作熔炼中的造渣剂，将氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的海绵钛、废钛、优质废钢或纯铁作为原材料，熔炼过程及出铁过程中施以氩气保护。根据本发明专利技术的低氮钛铁的制造方法可以制造高强度、高延伸率、高韧性、耐腐蚀性能、及具有良好的钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应的高等级不同种类的不锈钢，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛铁合金、其制造方法和含该钛铁合金的包芯线，特别是，本专利技术涉及一种低氮钛铁及其制造方法和含该低氮钛铁的包芯线。
技术介绍
在不锈钢，特别是铁素体不锈钢中，碳和氮显然具有强化不锈钢的强度和硬度的作用，但另一方面，不锈钢中的所有的缺点又都与不锈钢中的碳、氮及其含量有关。随着其中所含的碳、氮含量的增加，不锈钢，特别是铁素体不锈钢的冲击韧性下降，脆性转变温度明显上移。另外，钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应也随不锈钢中的碳、氮含量的增加而恶化。例如，碳虽然是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。但是，在奥氏体不锈钢中，碳常常被视为有害元素。这主要是因为在不锈钢的耐锈、耐腐蚀用途等的某些条件下，碳可与钢中的铬形成高铬含量的Cr23C6型碳化物。由此，也导致局部铬的贫化，使钢的耐腐蚀性能、特别是耐晶间腐蚀性能下降。又，氮及其含量对于不锈钢的影响类似于碳，但其对不锈钢的耐腐蚀性能并不产生有害的影响。因此，在马氏体不锈钢中，需合理地控制不锈钢中的碳、氮含量。另外，氮含量高的缺点还在于(1)氮含量高使钢产生时效敏感性，即，长时间放置后，性能不断地变化，钢的强度、硬度升高，塑性和冲击韧性显著降低；(2)氮含量高的钢产生蓝脆，即，不锈钢在热加工时，但温度升高至250-450℃时，钢的强度增大，但冲击韧性下降，表面发蓝；(3)氮含量高的不锈钢使焊接性能下降，严重的还造成钢锭组织疏松，甚至产生皮下气泡，热轧时造成开裂而报废。据此，在通常的情况下，对铁素体不锈钢中的碳、氮含量要求尽可能地低。为制造具有高强度、高韧性及耐腐蚀性能的不锈钢或铁素体系不锈钢，日本专利公开特开平7-268436号公报的“极低氮铬钢的熔炼方法”、日本专利公开特开平9-25509号公报的“极低氮铬钢的熔炼方法”公开了一种极低氮含量的铁素体系铬不锈钢及其熔炼方法。然而，所述极低氮不锈钢不含有钛，且碳等杂质元素含量较高。又，为制造具有高强度、高韧性及耐腐蚀性能的铁素体系不锈钢及其线材，申请号为“200510080458”、申请人为新日铁住金不锈钢株式会社的中国申请专利公开了一种冷加工性和韧性优异的铁素体系不锈钢线材或钢丝。所述线材具有磁性，其氮含量低，且其碳、硫、磷等杂质元素含量也较低。但所述铁素体系不锈钢线材钛含量也极低。在不锈钢生产中，将钛作为合金强化元素，以达到置换式固溶强化或时效强化的效果，或将钛作为稳定化合金元素，以达到防止晶间腐蚀的方法得到广泛的应用。晶间腐蚀产生的原因一般认为是由于钢中铬的碳化物(Cr23C6)在某一温度范围内沿着液晶界析出，从而，导致晶界附近的奥氏体中铬的贫化。但加入钛以后，由于钛与碳的亲和力比铬的大，因此，优先与碳结合形成碳化钛，避免了贫铬区的形成，防止了晶间腐蚀。又，钛可以提高合金钢的延伸率。另外，在系列不锈钢中，有许多类型的不锈钢种除了需要将钛作为合金强化元素或稳定化合金元素而加入不锈钢中之外，同时，还要求不锈钢中的氮、铝、硅、碳及其他杂质元素含量尽可能地低。例如，在奥氏体不锈钢中，在标准规定的正常Si含量范围内(≤1.0％)，希望Si含量愈低愈好。因为，随着Si含量的增加，硅会沿着晶界偏聚，从而，降低铬镍奥氏体不锈钢的耐硝酸性能，并显著提高钢的固溶态晶间腐蚀敏感性。但当Si含量达到1.0％时，钢的固溶态晶间腐蚀倾向达到最大值。又如，在18-8型的奥氏体不锈钢中，也希望低的Al含量。因为，随着Al含量的增加，Al的氧化夹杂物增多，致使不锈钢成品表面容易产生纵横向的细微裂纹等的缺陷，影响钢板的表面质量。如上所述，在铁素体系等不锈钢中，碳和氮是不受欢迎的，但又是无法完全避免的主要元素。为提高铁素体不锈钢的冲击韧性、抑制脆性转变温度上移，提高钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应，在通常的情况下，对铁素体系等不锈钢中的碳、氮含量要求尽可能地低。再有，众所周知，铁素体系不锈钢还要求低的硅、铝含量。因为，铁素体不锈钢的脆性转变温度随硅、铝含量的增加而增加。在马氏体不锈钢中，适当的钛含量具有可显著地时效强化马氏体不锈钢的作用。与此同时，随着碳含量的增加，不锈钢的强度和硬度也随之提高。然而，遗憾的是，由此也导致不锈钢的耐腐蚀性能下降、韧性降低、及焊接困难等的不利影响。为获得强度、韧性、耐腐蚀性能均为良好的综合不锈钢的性能，对马氏体铬镍不锈钢来说，其碳含量一般不宜超过0.2％，沉淀硬化不锈钢的碳含量通常小于0.1％。而碳含量≤0.03％的超低碳马氏体时效不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和韧性，通过时效硬化可获得高的不锈钢强度。根据上述，可以明白，对于需要将钛作为稳定化合金元素或合金强化元素加入铁素体系不锈钢中，以制造高强度、高延伸率、高韧性、耐腐蚀性能、及具有良好的钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应的高等级种类不锈钢的场合，同时要求不锈钢中的氮、铝、硅、碳及其他杂质含量低。为此，要求选用氮、铝、硅、碳及其他杂质含量低的原材料。另外，在所述高等级钢种类的熔炼过程中，必须采取措施，防止过量的氮、铝、硅、碳及其他杂质进入不锈钢中。这也对上述要求含钛的同时不锈钢中的氮、铝、硅、碳及其他杂质含量尽量低的高等级钢种类的熔炼方法提出要求，要求在所述高等级钢种类的熔炼过程中，必须采取措施，防止过量的氮、铝、硅、碳及其他杂质进入不锈钢中。专利号为“97107131.4”、专利技术名称为“低硅钛铁的制备方法”的中国专利提供了一种低硅钛铁的制备方法。根据该专利提供的低硅钛铁的制备方法，可以制得这样的低硅钛铁，其主要成分为Ti 35-45％，Si≤2.5％，Al≤12％，C≤0.05％，S≤0.02％，P≤0.02％.其余为铁。所述低硅钛铁虽然含钛，但其含量有限。另外，所述低硅钛铁的硅、铝等含量很高，且未涉及对氮的控制。从而，难以满足制造高强度、高韧性、耐腐蚀性能、及具有良好的钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应的高等级种类不锈钢的场合的要求。又，专利申请号为“03113095.X”、专利技术名称为“低硅钛铁及其制备方法”的中国申请专利公开了一种低硅钛铁及其制备方法。根据该申请专利提供的低硅钛铁的制备方法，可以制得这样的低硅钛铁，其主要成分为Ti 35-75％，Si≤1.5％，Al1-12％，C≤0.05％，S≤0.02％，P≤0.02％.其余为铁。显然可见，所述低硅钛铁虽然含钛量有所增加，但其硅、铝等含量仍很高，另外，仍未涉及对氮的控制。然而，另一方面，氮在钢中，特别是在低碳或微碳含钛的不锈钢中的危害尤其突出，因为，氮在低硅钛铁的熔炼过程中极易与钛形成化合物TiN，而氮化钛在钢中不溶解，在金相显微镜下呈方形或菱形的脆性夹杂，热加工时不变形，且沿加工方向破裂成串。从而，根据上述利号为“97107131.4”、专利技术名称为“低硅钛铁的制备方法”的中国专利以及专利申请号为“03113095.X”、专利技术名称为“低硅钛铁及其制备方法”的中国申请专利公开的低硅钛铁及其制备方法，氮在低硅钛铁的熔炼过程中极易与钛形成化合物TiN，对不锈钢质量产生很大的影响。因此，根据该对比文献所提供的技术方案，难以满足制造高强度、高韧性、高耐腐蚀性能、及具有良好的钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应的高等级种类不锈钢的场合的要求。为克服上述问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氮钛铁，所述低氮钛铁为７０Ｆｅ－Ｔｉ合金，其特征在于，所述低氮钛铁的钛的重量百分比含量为６０－８０％，含有微量氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素，所述氮、铝重量百分比含量分别控制在≤０．１５％和＜３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全郎，凌天鹰，吴贤康，
申请(专利权)人：上海崇明冶金材料厂，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]