一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢及制造方法技术

一种低成本高强不锈钢及制造方法，其化学成分重量百分比为：C0.05～0.15％，Si 0.2～1.0％，Mn：7～12％，Cr 14～16％，Ni 1.0～2.0％，P≤0.045％，S≤0.02％，N 0.1～0.2％，Cu 1.0～2.0％，Al 0.05～0.2％，余量为Fe和不可避免杂质。本发明专利技术通过添加Al元素，并控制Al在钢中含量，在小形变量下，使得钢形变时仅诱发少量的马氏体(大量马氏体的形成会增加钢的延迟开裂敏感性)，产生高塑性，延伸率达到30％以上，同时因为AlN的沉淀析出强化及钢的形变强化及相变强化的三种作用下，使钢的屈服强度达到800MPa以上，抗拉强度1000MPa以上，满足汽车车架及汽车大梁钢、结构件的高强度高塑性的要求，实现汽车轻量化，高安全性能，高耐蚀性等目标。

A Low Cost and High Strength Nickel-saving Austenitic Stainless Steel and Its Manufacturing Method

A low-cost and high-strength stainless steel and its manufacturing method, its chemical composition weight percentage is: C0.05-0.15%, Si 0.2-1.0%, Mn: 7-12%, Cr 14-16%, Ni 1.0-2.0%, P < 0.045%, S < 0.02%, N 0.1-0.2%, Cu 1.0-2.0%, Al 0.05-0.2%, the remaining amount of Fe and unavoidable impurities. By adding Al element and controlling Al content in steel, the present invention can induce only a small amount of martensite during steel deformation (a large amount of martensite formation will increase the sensitivity of delayed cracking of steel), produce high plasticity, and the elongation can reach more than 30%. At the same time, the steel yields due to precipitation strengthening of AlN, deformation strengthening and transformation strengthening of steel. Strength is more than 800 MPa, tensile strength is more than 1000 MPa, which meets the requirements of high strength and high plasticity of automobile frame, automobile beam steel and structural parts, and achieves the goals of lightweight, high safety and high corrosion resistance of automobiles.

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢及制造方法
本专利技术涉及奥氏体不锈钢及制造方法，特别涉及一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢及制造方法，该奥氏体不锈钢屈服强度达到800MPa以上，抗拉强度达到1000MPa以上，高塑性，延伸率达到30％以上，可用于汽车零部件，特别适合客车车架，汽车大梁以及其他结构件。
技术介绍
环境污染影响健康，汽车排放成为主要的大气污染源之一，世界各国因此出台了更加严厉车辆排放标准，汽车轻量化能提高汽车动力性，减少燃料消耗，降低排放，故汽车轻量化成为世界汽车技术发展的重要方向之一。轻量化是各类汽车共同涉及的关键核心技术和基础技术，由于电池与续航能力的关系，对新能源汽车产业化来说，轻量化的重要性更加突出。目前，汽车用钢已经逐渐实现由传统高强钢向先进高强钢的过渡，传统高强钢包括BH钢，IF钢以及高强度低合金钢等，传统高强度钢随着强度的增加，塑性降低，弹塑积小，已经无法汽车轻量化的要求，而先进高强钢相比而言，强塑积较高，既能满足汽车的轻量化要求又能满足安全性要求。先进的高强钢一般指相变诱发塑性钢(TRIP)，孪晶诱发塑性钢(TWIP)，双相钢(DP)，复相钢(DP)以及马氏体钢。以上高强钢均为碳钢高强钢，而碳钢高强钢制作汽车零部件的过程中，需要经过电泳或者涂装工序，以增加抗腐性。近些年，随着人们对环境问题的关注，以及对车使用寿命的要求更高，不锈钢被越来越多地用在汽车零部件上。在客车车架常用的不锈钢牌号中，欧洲标准铁素体不锈钢1.4003应用比较广泛，奥氏体不锈钢材料材料以1.4310，1.4318和1.4301为主，但1.4003因为强度不高已经不能满足汽车轻量化的要求，而1.4310，1.4318和1.4301则因为还有高含量贵重金属镍，使得材料的成本居高不下，不满足车辆厂对材料低成本的要求。已有大量节镍奥氏体不锈钢如：中国专利201410294143.8公开了一种汽车车架用高强奥氏体不锈钢，该钢通过添加Nb、Ti细化晶粒，产生晶界强化，并通过添加Ce来净化晶界去除夹杂物或夹杂物改性，从而提升材料的力学性能和耐腐蚀性能。并通过调制轧制获得600MPa以上的屈服强度以及28％以上的延伸率。中国专利201510611732.9公开了一种抗拉强度800～1600MPa级高强奥氏体不锈钢及制造方法和温成型方法，该高强钢在成分上微观组织和专利201410294143.8中的高强钢类似，除了采用Nb、Ti微合金外，还添加了贵重金属Mo，以增加其抗腐性，在组织上同样为奥氏体+形变马氏体，其中马氏体体积为0.75～30％，为了防止冷加工过程中产生大量马氏体，同时降低残余应力，从而减少材料的延迟开裂的风险，采用了温成型的方法。中国专利201510248252.0也公开了一种高强度汽车车架用奥氏体不锈钢，通过添加Y和Zr，使奥氏体不锈钢微观结构中的晶粒得到大幅度细化，强度得到大幅度提高。抗拉强度可达1100～1300MPa，延伸率29～32％。中国专利201580016940.2公开了一种高强度和高延展性的奥氏体高锰不锈钢，锰含量可高达14-26％，优选选择19-23％，而镍含量很低，仅有0.8％以下，该不锈钢利用TWIP(孪晶诱发延展性)效应得到高强度和高塑性。当形变10％时，可得到屈服强度800-900MPa，抗拉强度900-1030MPa，延伸率可达25-35％。该钢中N含量很高，达到4000PPm，冶炼困难。中国专利201410375005.2公开的节镍奥氏体不锈钢中，氮含量高达0.3％-0.35％，由于氮在钢中的溶解度极限，实际生产会产生一定的难度。中国专利201110027216.3及200810201644.1的公开的节镍奥氏体不锈钢，生产过程中需要添加B和Ca，以增加钢的热加工型以及改善钢的纯净性，从而减少钢在制作过程的表面缺陷、两专利所专利技术的钢均用于制品，对钢的强度并不关注。综上所诉，以上专利中均为节镍奥氏体不锈钢，除201580016940.2公开的高猛钢是通过形变孪晶诱发塑性外，其余专利中的节镍奥氏体不锈钢均为亚稳态，在形变后均会产生马氏体，而一定马氏体的产生，在产生高强度的同时，也能诱发塑性，但钢中过多的马氏体含量以及钢保持过高的应力状态，都会引起材料的延迟开裂，
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢及制造方法，该奥氏体不锈钢屈服强度达到800MPa以上，抗拉强度达到1000MPa以上，高塑性，延伸率达到30％以上，强塑积可达35GPa以上，可用于汽车零部件，保证汽车在碰撞过程的安全性，特别适合客车车架，汽车大梁以及其他结构件。为达到以上目的，本专利技术的技术方案如下：奥氏体不锈钢可分为稳定奥氏体不锈钢和亚稳定奥氏体不锈钢，所谓稳定奥氏体不锈钢在室温下形变不会诱发马氏体相变，而亚稳定奥氏体不锈钢则会产生马氏体相变，节镍奥氏体不锈钢，在镍含量很低的情况下，需要用氮和锰元素替代镍以保证奥氏体相，但如果氮含量和锰含量不够高，形成的奥氏体相则为亚稳相。锰含量过高对氮的溶解度没有帮助，反而会引起钢的抗腐蚀性下降，氮含量过高，则会给实际生产带来困难。故本专利技术的节镍奥氏体不锈钢既要能容易实现生产，又要保证形变后不产生大量的马氏体相变，同时小变量形变后，钢要满足高强度的同时，也要满足高塑性，即满足汽车结构件对安全性能的要求。为此，本专利技术通过使专利技术钢在小形变后仅产生少量马氏体，产生TRIP效应，实现高塑性的同时减少延迟开裂的敏感性；利用AlN的析出强化、钢的相变强化以及应变强化的三种作用，实现钢的高强度。具体的，本专利技术的低成本节镍高强度奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.15％，Si：0.2～1.0％，Mn：7～12％，Cr：14.0～16.0％，N：0.1～0.2％，Ni：1.0～2.0％，Cu：1.0～2.0％，Al：0.05～0.2％，P≤0.045％，S≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。在本专利技术的节镍高强塑积奥氏体不锈钢成分设计中：C：是强烈奥氏体形成元素，但C过高，虽然会增加钢的强度，但会破坏钢的韧性及塑性，同时C过高，在不锈钢的晶界处析出Cr的碳化物，影响钢的耐腐蚀性。故C的含量控制在0.05～0.15％。N：N抑制铁素体形成的能力是镍的30倍，也是强烈奥氏体形成元素，故在奥氏体锈钢中，常用N替代一部分贵重金属Ni，实现钢的低成本，另外N在提高钢的强度的同时，能不明显降低钢的塑性和韧性，同时还能提高不锈钢的耐腐蚀性，但N在不锈钢中的溶解度不高，在常压下，过高的N含量会导致N在生产过程中从钢水中析出，导致钢中产生气泡，故综合考虑钢的成本、性能及生产难度，将N的含量控制在0.1～0.2％。Si：硅在本专利技术的钢中，仅仅用作脱氧剂，去除钢中的一定的氧含量，保持钢的清洁度，硅因是强烈的铁素体形成元素，含量过高会在钢中形成高温的铁素体，恶化奥氏体不锈钢的性能，故Si的含量仅仅控制在0.2～1.0％。Mn：锰的奥氏体化能力比较弱，在节镍奥氏体不锈钢中，除了N以外，需要添加一定含量的锰，来获得完全奥氏体化组织，但锰含量过高，奥氏体化的作用不再随含量的增加而加强，同时过高的锰也会恶化钢的耐腐蚀性能，另外和钢种的S结合，形成MnS夹杂，恶化钢的力学性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比如下：C：0.05～0.15％，Si：0.2～1.0％，Mn：7～12％，Cr：14.0～16.0％，N：0.1～0.2％，Ni：1.0～2.0％，Cu：1.0～2.0％，Al：0.05～0.2％，P≤0.045％，S≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低成本高强度节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比如下：C：0.05～0.15％，Si：0.2～1.0％，Mn：7～12％，Cr：14.0～16.0％，N：0.1～0.2％，Ni：1.0～2.0％，Cu：1.0～2.0％，Al：0.05～0.2％，P≤0.045％，S≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的低成本高强度节镍奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的组织形态为奥氏体+马氏体+AlN析出，马氏体含量10％以下。3.如权利要求1或2所述的低成本高强度节镍奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢屈服强度达到800MPa以上，抗拉强度达到1000MPa以上，延伸率达到30％以上，强塑积可达35GPa以上。4.如权利要求1所述的低成本高强度奥氏体不锈钢的制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：常鍔，熊林敞，毕洪运，余海峰，许海刚，
申请(专利权)人：宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31