一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其生产方法，其化学成分包括以下元素：C、Cr、Cu、Si、Mn、Ni、Nb、Mo、Ti、N、Zn、Ag、Ce、Yb、Gd，P≤0.020%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明专利技术不锈钢具有较高的抗菌性能及耐腐蚀性能，且还具有较高的强度、韧性、硬度，综合性能优异，生产工艺简单，操作控制方便，可大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其生产方法
本专利技术涉及不锈钢
，具体涉及一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其生产方法。
技术介绍
不锈钢是一种银白色具有优异的耐蚀性、耐磨性、韧性及工艺性的合金钢，其优良的力学性能、较好的化学稳定性及无毒等特性使其广泛地应用于宇航、海洋、医药、核能工程、石油化工等方面。此外，建筑行业、家具器具、厨房设备、汽车工业、办公用品等的表面装饰也采用不锈钢，它精美的自然表面可提供美感和清洁感。但不锈钢材料在使用过程中，经常会接触到腐蚀性的液体，如酸、碱等，从而发生腐蚀。有时，不锈钢表面具有极好的亲水亲油性能，不锈钢也存在手汗和油脂污染的问题，进而还会促使细菌、病毒等的繁殖，使用时给人们健康带来不利影响。因此，提供一种具有耐腐蚀抗菌不锈钢就显得尤为重要。经过对经过对现有技术进行了检索，在中国专利技术专利申请200710199267.8(申请日2007年12月18日)公开了种纳米析出相马氏体抗菌不锈钢，制得的该不锈钢基体中均匀弥散分布着颗粒状纳米级析出相ε-Cu，使得不锈钢具有抗菌性能，该不锈钢的化学成分的重量百分比为：C：0.10％-0.40％，Cr：12.00％-14.00％，Cu：1.50％-3.50％，RE：0.04％-0.10％，Mg：0.05％-0.15％，Ti：0.03％-0.10％，Si≤0.60，Mn≤0.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，其余为Fe。本产品具有较好的耐腐蚀性能和持久抗菌性能，但是其机械性能仍待提高，在酸性条件下的耐腐蚀差，快速杀灭细菌的能力差。而在中国专利技术专利申请200410047238.6(申请日2004年5月28日)公开了一种兼具耐蚀性和抗菌性的低镍奥氏体不锈钢，其包含：0.03重量％至0.12重量％的碳、0.2重量％至1.0重量％的硅、7.5重量％至10.5重量％的锰、14.0重量％至16.0重量％的铬、1.0重量％至5.0重量％的镍、0.04重量％至0.25重量％的氮、2.0重量％至5.0重量％的铜，及余量的铁和多种在炼钢过程中不可避免的微量元素。该专利技术通过加入铜来达到抗菌的效果，但是由于单独铜的抗菌能力有限，并且为了取得较好的抗菌效果，需增加铜的加入量，从而使得不锈钢的热塑性下降，造成使用性能的下降。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其生产方法，该不锈钢具有较高的抗菌性能及耐腐蚀性能，且还具有较高的强度、韧性、硬度，综合性能优异，生产工艺简单，操作控制方便，可大规模工业化生产。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种耐腐蚀抗菌不锈钢，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.3-0.6％，Cr：5.0-7.0％，Cu：0.75-1.25％，Si：0.40-0.80％，Mn：0.60-1.00％，Ni：0.20-0.40％，Nb：0.40-0.60％，Mo：0.35-0.55％，Ti：0.25-0.45％，N：0.18-0.22％，Zn：0.25-0.35％，Ag：0.02-0.04％，Ce：0.008-0.012％，Yb：0.004-0.008％，Gd：0.001-0.005％，P≤0.020％，S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本专利技术各元素的作用及配比依据如下：C：碳是耐磨钢板获得高的强度和硬度的关键元素，且可以显著提高钢板的淬透性，对于要获得组织为95％及以上马氏体组织的钢板而言，碳是最重要的元素。但由于碳元素的增加，会降低钢板的塑性和焊接性能。本专利技术通过控制碳含量为0.3-0.6％，既保证钢板能获得高硬度和高强度，又使得钢板具备优异的韧性和焊接性能。Mn：锰元素能够扩到奥氏体区，稳定奥氏体组织，是廉价的稳定奥氏体和强化合金元素，同时锰元素能够增加钢的淬透性，降低马氏体形成的临界冷速。本专利技术控制锰的含量控制0.60-1.00％，与碳、硼、硅等元素相互配合。Si：钢中加入硅元素能够提高钢质纯净度和脱氧。硅在钢中起固溶强化作用，其在奥氏体中的溶解度较大，提高硅含量有利于提高钢的强度和硬度，且能提高奥氏体的稳定性。但硅含量过高会导致钢的韧性下降，且高硅含量的钢板加热时的氧化皮粘度较大，出炉后除鳞困难，导致轧后钢板表面红色氧化皮严重、表面质量较差。此外，高硅还不利于钢板的焊接性能。本专利技术综合考虑硅元素各方面的影响，将钢板中硅含量控制在0.40-0.80％。Cr：提高钢的淬透性，增加钢的回火稳定性。铬在奥氏体中溶解度很大，稳定奥氏体，淬火后在马氏体中大量固溶，并在随后的回火过程中会析出Cr7C3等碳化物，提高钢的强度和硬度。为了保持钢的强度级别，铬可以部分代替锰，增强其淬透性。本专利技术可添加控制在5.0-7.0％。Cu：既是重要的抗菌合金元素，同时它又是作为显著降低铬镍奥氏体不锈钢的冷作硬化倾向，提高冷加工成形能力的一种重要合金元素。铜与钼相配合，进一步提高含钼奥氏体不锈钢在还原性介质中的耐蚀性。铜的加入使铬镍奥氏体不锈钢的室温强度降低，而塑性提高。将Cu的加入量控制在0.75-1.25％的范围内，保证不锈钢具有较佳的耐蚀性、抗菌效果和加工性能。Mo：钼能显著地细化晶粒，提高强度和韧性。钼能减少钢的回火脆性，同时回火时还能析出非常细小的碳化物，显著强化钢的基体。但由于钼是非常昂贵的战略合金元素，所以本专利技术的钼含量控制在0.35-0.55％。Ti：可以细化晶粒，消除显微裂纹，钛和氮作用形成TiN，在加热过程中，纳米级的TiN粒子可以有效抑制奥氏体晶粒长大，钛含量过少，细化作用不明显，钛含量过高，会降低钢的冲击韧性，综合考虑，含钛量控制在0.25-0.45％。Nb：可以固溶于奥氏体中，提高淬透性，提高钢的屈服强度、抗拉强度和硬度，Nb(C，N)析出相具有细化晶粒的作用，但过量的铌会使冲击韧性下降，综合考虑，含铌量控制在0.03-0.05％。Ce：铈的性质较为活泼，易于其他阴离子形成钝化层，使不锈钢抗蚀性提高。铈对非金属夹杂有一定的净化作用，亦会使其基体纯净而减少原电池作用。然而，稀土化合物与基体的电极电位存在差异，加之腐蚀溶液作为电解质的存在，使其构成原电池从而耐蚀性降低，故而稀土元素对不锈钢耐蚀性的影响为此两方面影响相互作用的结果。将Ce的加入量控制在0.008-0.012％的范围，不锈钢的耐蚀性最佳。另外，铈可赋予不锈钢抗菌性，因为稀土元素在一定累积浓度下可以表现出生理毒性，且其在影响大肠杆菌等细菌的生理代谢阶段时，以对稳定生长期的影响尤为突出，使细胞结构遭到破坏，缩短细胞的生命周期，使细菌较无抗菌材料加入的情况下提前裂解，促进细菌的衰亡。Yb：能够改善钢的铸态组织、净化钢液，根据稀土夹杂物生成的热力学条件，镱与氧和硫的亲和力显著大于锰和铝等，从而除去钢液中的氧和硫，因此，镱具有较强的脱氧脱硫能力；由于镱是表面活性元素，可以形成非自发形核中心，从而细化晶粒，提高钢的塑性和韧性，含镱量控制在0.004-0.008％。S：硫在钢中与锰等化合形成塑性夹杂物硫化锰，尤其对钢的横向塑性和韧性不利，因此硫的含量应尽可能地低。P：也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和韧性。对于本专利技术而言，硫和磷均是不可避免的杂质元素，应该越低越好，但考虑到钢厂实际的炼钢水平，本专利技术要求钢板中P的含量控制在P≤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀抗菌不锈钢，其特征在于，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.3‑0.6%，Cr：5.0‑7.0%，Cu：0.75‑1.25%，Si：0.40‑0.80%，Mn：0.60‑1.00%，Ni：0.20‑0.40%，Nb：0.40‑0.60%，Mo：0.35‑0.55%，Ti：0.25‑0.45%，N：0.18‑0.22%，Zn：0.25‑0.35%，Ag：0.02‑0.04%，Ce：0.008‑0.012%，Yb：0.004‑0.008%，Gd：0.001‑0.005%，P≤0.020%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀抗菌不锈钢，其特征在于，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.3-0.6%，Cr：5.0-7.0%，Cu：0.75-1.25%，Si：0.40-0.80%，Mn：0.60-1.00%，Ni：0.20-0.40%，Nb：0.40-0.60%，Mo：0.35-0.55%，Ti：0.25-0.45%，N：0.18-0.22%，Zn：0.25-0.35%，Ag：0.02-0.04%，Ce：0.008-0.012%，Yb：0.004-0.008%，Gd：0.001-0.005%，P≤0.020%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀抗菌不锈钢，其特征在于，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.3-0.5%，Cr：5.5-6.5%，Cu：0.85-1.15%，Si：0.50-0.70%，Mn：0.80-0.90%，Ni：0.25-0.35%，Nb：0.45-0.55%，Mo：0.40-0.55%，Ti：0.30-0.40%，N：0.19-0.21%，Zn：0.28-0.32%，Ag：0.03-0.04%，Ce：0.009-0.0112%，Yb：0.005-0.007%，Gd：0.002-0.004%P≤0.020%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1所述的耐腐蚀抗菌不锈钢，其特征在于，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.4%，Cr：6.0%，Cu：1.00%，Si：0.60%，Mn：0.85%，Ni：0.30%，Nb：0.50%，Mo：0.45%，Ti：0.35%，N：0.20%，Zn：0.30%，Ag：0.03%，Ce：0.0010%，Yb：0.00,6%，Gd：0.003%，P≤0.020%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。4.根据权利要求1所述的耐腐蚀抗菌不锈钢，其特征在于，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1%，其中，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、O≤0.001%。5.根据权利要求1-4任一项所述的耐腐蚀抗菌不锈钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将铸铁放入中频熔炼炉中进行熔炼，待铸铁开始熔化时，加入C、Cr、Ni、Mn、Nb、Si，在铸铁完全熔化时，加入Mo、Ti、Zn，铸铁完全熔化30...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛松，
申请(专利权)人：合肥久新不锈钢厨具有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34