精密冲切性优良的奥氏体不锈钢制造技术

一种新奥氏体不锈钢，成份有（Ｃ＋１／２Ｎ）≤０．０６０质量％，Ｓｉ≤１．０质量％，Ｍｎ≤５质量％，Ｓ≤０．００６质量％，Ｃｒ为１５～２０重量％，Ｎｉ为５～１２质量％，Ｃｕ≤５重量％，Ｍｏ为０～３．０质量％及Ｆｅ和杂质，条件由下述式确定的Ｍｄ↓［３０］值控制在－６０～－１０内。冷轧后钢板的硬度增加优选为维氏硬度２０％或更大。钢板的金相组织在终退火状态优选调整到＃８～＃１１晶粒度。Ｍｄ↓［３０］＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冲切性(blankability)，特别是精密冲切性优良的奥氏体不锈钢。对各种金属板，如普通钢板、不锈钢板和有色金属板用压力机施以剪切，特别是冲切，此后金属板可有效地按尺寸制成目标形状。但是，冲切形成的面尺寸精度差。金属板可能在宽的表面上倾斜，而且在接近冲切面部分的金属板厚度减小。当制造需要高尺寸精度产品而采用冲切工艺时，要通过后处理，例如滚磨来研磨冲切面。该后处理基本上是附加工序，降低生产率。因此，为制造高尺寸精度的产品已采用精密冲切方法。在该精密冲切方法中，以很小值规定间隙，以抑制形成破裂面，并抑制金属流入，以减少冲切时产生倾斜。另一方面，迄今不锈钢暴露到腐蚀或高温环境下使用。特别是SUS304代表的不锈钢适合这种用途。SUS304奥氏体不锈钢是硬质材料，以使精密冲切模的寿命缩短。SUS304奥氏体不锈钢的硬底也增加降低冲切面质量的破裂面的比例，还增加倾斜。即使由冲切可形成高尺寸精度的剪切面，加工成本也比冲切普通钢的成本高。解决这些缺点，可用普通方法冲切SUS304奥氏体不锈钢，然后研磨来制造具有高尺寸精度冲切面的产品。本专利技术目的在于提供可控制奥氏体相软化和稳定性的奥氏体不锈钢，以提高剪切的比例，特别是适合精密冲切。本专利技术提出一种新奥氏体不锈钢，其成份包含(C＋1/2N)≤0.060质量％，Si≤1.0质量％，Mn≤5质量％，S≤0.006质量％，Cr为15～20质量％，Ni为5～12质量％，Cu≤5质量％，Mo为0～3.0质量％和余量基本上为Fe。表示形变诱发马氏体相的比例的Md30值在-60～-10范围内调整。该值由下述式确定Md30＝551－462(C＋N)－9.2Si－29(Ni＋Cu)－8.1Mn－13.7Cr－18.5Mo制造该奥氏体不锈钢可用包括热轧、退火、酸洗、冷轧和终退火的普通工艺。在冷轧状态硬度增加的比例优选控制在维氏硬度20％或更大的值。在终退火状态不锈钢优选控制到晶粒度(以JIS G0551调整)在8～11范围内的金相组织。附图说明图1是说明冲切试样产生倾斜和检查倾斜部分位置的示意图；图2是说明在产品冲切面上剪切面的形成和测量剪切面位置的示意图；图3是显示Md30值与剪切面比例关系的图；图4是显示(C＋1/2N)与剪切面比例关系的图；图5是显示在间隙比例2％时S含量与剪切面比例关系的图；图6是显示在间隙比例5％时S含量与剪切面比例关系的图；图7是显示维氏硬度与剪切面比例关系的图；图8是显示冷轧产生的硬度增加的比例与剪切倾斜比例关系的图；图9是显示晶粒度与剪切面比例关系的图；图10是显示晶粒度与剪切倾斜比例关系的图。专利技术人从奥氏体不锈钢的材料性能与精密冲切形成的冲切面状态关系的各方面研究发现，形变诱发马氏体(α’相)的比例对剪切面与冲切面的比例有显著影响。形变诱发马氏体(α’相)与奥氏体(γ相)基体相比更硬且塑性差。过量产生形变诱发马氏体(α’相)意味着塑性降低，在冲切面过早出现破裂并降低剪切面比例。相反，如果产生形变诱发马氏体(α’相)太少，这样在γ相塑性差下冲切奥氏体不锈钢，导致在冲切面过早出现破裂并降低剪切面比例。奥氏体不锈钢的软化度与形变马氏体(α’相)对破裂面性能的影响能很好地平衡，以使抑制倾斜发生。这样，冲切面尺寸精度改善，模寿命延长。提供的奥氏体不锈钢的预定比例量含各种合金成份如下(C＋1/2N)≤0.060质量％C和N是调整奥氏体相稳定性的有效成份。但是，过量添加C和N使奥氏体相由于固溶强化而硬化，也使形变诱发马氏体相硬化。该硬化增加冲切负荷并缩短模寿命。所以，控制(C＋1/2N)的比例为≤0.060质量％。Si≤1.0质量％Si是在钢精炼阶段作为脱氧剂添加的合金元素。由于固溶强化，过量添加Si使奥氏体相硬化，并降低不锈钢的冲切性。因此，硅含量的上限确定在1.0质量％。Mn≤5质量％Mn是稳定奥氏体相和改善不锈钢的冲切性的有效合金元素。这种作用随着Mn含量的增加是明显的。但是，大于5质量％的过量添加Mn增加对耐蚀性与加工性有有害影响的非金属杂质。S≤0.006质量％随着S含量的增加，剪切面与冲切面之比降低。元素S还对为不锈钢最重要的性质的耐蚀性有有害影响。因此，S含量的上限确定在0.006质量％。特别是对于要求具有高尺寸精度冲切面的产品，S含量优选控制到0.003质量％或更小，以提高剪切面的比例。Cr为15～20质量％Cr含量必须为15质量％或更大，以确保不锈钢的耐蚀性。但是，大于20质量％的过量添加Cr使不锈钢硬化，并对模寿命有有害影响。Ni为5～12质量％Ni是稳定奥氏体相的合金元素。添加5质量％或更大比例的Ni可获得这种效果。随着Ni含量的增加也改善不锈钢的冲切性。但是，Ni是贵重元素，增加钢的成本，因此Ni含量的上限确定为12质量％。Cu≤5质量％Cu是改善冲切性与稳定奥氏体相有效的合金元素。但是，大于5质量％的过量添加Cu对热加工性有有害的影响。Mo为0～3.0重量％Mo是改善耐蚀性有效的任选合金元素。但是，大于3.0质量％的过量添加Mo使不锈钢太硬，结果降低精密冲切性。Md30值(表示形变诱发马氏体比例)-60～-10专利技术人通过各种试验结果发现形变诱发马氏体(α’相)对剪切面与冲切面比例的作用。通过奥氏体不锈钢的成份与含量可计算出形变诱发马氏体(α’相)的比例。在设计奥氏体不锈钢成份具有控制在-60～-10范围内的Md30值的情况下，如下述实施例中所述，剪切面的比例更高，并形成高尺寸精度冲切面。奥氏体不锈钢的硬度增加的比例维氏硬度20％或更大。与包括很少移位的退火板相比，由于在冷轧期间带入许多移位，冷轧不锈钢板更硬。当冷轧产生的硬化度在维氏硬度比例20％或更大调整时，可抑制金属流流向更低的冲切部分，结果减小了倾斜。在本专利技术中通过式/(退火钢板的维氏硬度)x100(％)可确定硬度增加的比例。硬度增加的比例必须为20％或更大，以抑制由冲切产生的倾斜到冲切退火钢板产生的倾斜的一半或更小。但是，冲切时非常硬的钢板产生抗剪切性增加，并加速模的磨损。因此，硬度增加的比例的上限最好确定在150％，解决减小倾斜平衡模寿命的作用。晶粒度#8～#11随着晶粒变粗，不锈钢更软，且剪切面与冲切面的比例更高，但冲切的钢板倾斜严重。因此，粗晶粒不宜于制造要求冲切面尺寸精度及光滑度的产品。另一方面，提供的奥氏体不锈钢的条件是在终退火状态金相组织由晶粒度在#8～#11范围内的最小晶粒构成。与#6～#8的普通晶粒度相比，该晶粒度更大。通过降低内能，即在相对低的温度下或相对短的时间内将不锈钢退火获得最小的晶粒。由于这样的晶粒度条件，抑制倾斜的存在，同时保持剪切面比例在同样水平。实施例1将具有表1所示成份的各不锈钢熔炼、铸造、在1230℃均热并热轧成厚度10mm。此后，在1150℃将热轧钢板退火1分钟，酸洗，冷轧到厚度5mm，在1050℃退火1分钟并再一次酸洗。表1实施例1中使用的奥氏体不锈钢 通过下述冲切试验检验各退火钢板来研究抗剪切性、剪切面与冲切面之比和斜度与厚度之比，并按JIS Z2240调整的洛氏硬度B那样测量维氏硬度。使用外径50mm的冲头和内径50.2mm或50.5mm的模，以600mm/分钟的冲切速度将由每个退火钢板切出的试样用间隙0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新奥氏体不锈钢，它具有优良的精密冲切性能，包含（Ｃ＋１／２Ｎ）≤０．０６０质量％，Ｓｉ≤１．０质量％，Ｍｎ≤５质量％，Ｓ≤０．００６质量％，Ｃｒ为１５～２０重量％，Ｎｉ为５～１２质量％，Ｃｕ≤５重量％，可选择的Ｍｏ为０～３．０质量％和余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，条件是由下述式确定的，代表形变诱发马氏体相的比例的Ｍｄ↓［３０］值在－６０～－１０范围内。 Ｍｄ↓［３０］＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木聪，井川孝，藤本广，平松直人，
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]