一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢制造技术

本发明专利技术涉及不锈钢制造技术领域，具体涉及一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，其具有如下的质量百分比的组分：C：0.01‑0.12％，Si：0.2‑0.8％，Mn：6.0‑9.0％，Cr：18.0‑20.0％，Ni：2.0‑4.0％，Cu：1.0‑3.0％，P≤0.060％，S：0.008‑0.035％，N：0.16‑0.30％，Mo≤0.30％，Nb≤0.10％，V≤0.20％，Ti≤0.10％，O：0.010‑0.016％，Bi：0.0010‑0.0100％，Sn：0.010‑0.050％，Ca：0.0010‑0.0050％，B≤0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术的易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢不仅成本低，具有高的耐腐蚀性和良好的可切削性能，而且成品及冷加工后磁性低。

【技术实现步骤摘要】
一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢
本专利技术涉及不锈钢制造
，具体涉及一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，不锈钢的使用量越来越大，其中易切削不锈钢的产量也越来越大。由于奥氏体不锈钢材质软而发粘，导热系数低，切削时切屑难分断(缠绕不断)，刀尖温度上升且易引起加工硬化，切削性能相对较差，因此需要添加易切削元素硫来改善切削性能。硫与锰形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，易于排除，从而减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。奥氏体易切削不锈钢市场上流通种类较少，主要为203及303系列，主要添加易切削元素硫或硒，203典型成分为Mn6Cr17Ni6Cu2，303典型成分为Cr18Ni8Cu2。303系列也可添加铋和钙元素，如申请号为201611226044.1中国专利技术专利公开的“一种低硫无毒食品接触用奥氏体易切削不锈钢”，其在18-8不锈钢基础上添加0.06-0.26％铋元素，但铋元素沸点低，金属收得率极低。同时现有的奥氏体易切削不锈钢镍含量高，造成成本较高，阻碍了奥氏体易切削不锈钢在国民生产和生活中的应用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：通过适当的合金元素设计提供一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为提供一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，具有如下的质量百分比的组分：C：0.01-0.12％，Si：0.2-0.8％，Mn：6.0-9.0％，Cr：18.0-20.0％，Ni：2.0-4.0％，Cu：1.0-3.0％，P≤0.060％，S：0.008-0.035％，N：0.16-0.30％，Mo≤0.30％，Nb≤0.10％，V≤0.20％，Ti≤0.10％，O：0.010-0.016％，Bi：0.0010-0.0100％，Sn：0.010-0.050％，Ca：0.0010-0.0050％，B≤0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。本专利技术的有益效果在于：本专利技术易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢属Cr-Ni-Mn-N系，具有稳定的奥氏体组织，无磁性。Mn、N配合代替部分Ni，使得保证Cr大于18％的前提下仍能得到室温单一奥氏体组织，与203系易切削不锈钢相比，本专利技术的铬含量及氮含量高，点蚀当量PREN＝Cr+3.3Mo+16N-0.5Mn更高，耐腐蚀能力更强。与303系易切削不锈钢相比，本专利技术以锰和氮代替镍元素，点蚀当量及耐蚀性相当，但是相对303贵重金属Ni含量低，大大降低了生产成本。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。本专利技术最关键的构思在于：本专利技术的易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢中，Mn、N配合代替部分Ni，使得保证Cr含量大于18％的前提下仍能得到易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢。本专利技术体系的易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢组分百分比限定的原理如下：C为奥氏体形成元素，可有助于得到奥氏体组织，过高易形成碳化物，在此最适合为0.03-0.12％。Si为0.80％以下，Si的固溶强化作用使材料硬度提高，降低切削性能。Mn为6.0-9.0％，锰是奥氏体形成元素，添加Mn可以减少贵重合金元素Ni的投入，同时Mn对提高钢水中N的溶解度有较大帮助。同时主要通过锰与全部硫形成硫化锰夹杂物，减少硫对热塑性的危害。Cr：18.0-20.0％；为本专利技术主要的耐蚀性添加元素，可生成Cr2O3钝化保护膜，随Cr含量的增加，耐腐蚀性相应提高。Ni：2.0-4.0％；提高奥氏体稳定性，保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。由于镍属于稀缺资源，故应尽量采用其他合金元素代替。N：0.16-0.3％；氮能提高钢的强度，增加奥氏体稳定性，还能提高耐腐蚀性，但过高的氮含量会降低钢的低温韧性。P：0.060％以下，在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接和冷弯性能变差，但可通过与铜的配合改善。S：0.008-0.035％；硫为本专利技术的主要易切削添加剂，硫化锰夹杂物割断了基体的连续性形成应力源从而使车屑易断，并起润滑作用降低了刀具的磨损，硫含量越高切削性能越好，但力学性能越差。Cu：1.0-3.0％；在本专利技术中可减少钢的加工硬化，改善切削和耐蚀性能。Bi：0.0010-0.0100％；铋为本专利技术的辅助易切削添加剂，在切削时产生的加工热使钢中的Bi处于熔融状态，利用其脆化作用分断切削而提高了切削性能；同时，在切削工具表面与切屑和工件之间具有润滑作用。Sn：0.010-0.050％；锡为本专利技术的辅助易切削添加剂，锡在钢中易于向晶界和夹杂物附近偏聚，使钢在切削温度(400℃附近)出现脆性谷，改善了易切削性能。Ca：0.0010-0.0050％；钙为本专利技术的辅助易切削添加剂，钙可改善硫化物形态使之球化及大型化，Ca系氧化物对工具表面也能起到保护作用。B≤0.0050％；硼可改善热加工塑性，同时形成的氮化硼在切削时可起到层间剥离的润滑作用，提高刀具寿命和切削处理性。本专利技术除上述必须元素而得到的目的特性，还可根据所希望的特性，选择性添加Mo：≤0.30％，Nb≤0.10％；V≤0.20％；Ti≤0.10％。实施例1一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，具有如下的质量百分比的组分：C：0.079％，Si：0.35％，Mn：7.0％，Cr：18.12％，Ni：3.0％，Cu：2.0％，P：0.060％，S：0.008％，N：0.20％，Mo：0.20％，Nb：0.05％，V：0.10％，Ti：0.05％，O：0.012％，Bi：0.005％，Sn：0.030％，Ca：0.0030％，B：0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。本专利技术的制造工艺：高炉或电弧炉→AOD炉→LF炉(或不经过LF炉)→CC连铸→热轧→固溶酸洗→冷轧→退火酸洗。具体而言，本专利技术易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢的冶炼及加工工艺如下：(1)对上述组成化学成分通过高炉或电炉冶炼：在高炉或电炉中采用常规工艺冶炼钢水。(2)合金化处理：通过添加中间合金的方式将冶炼得到的钢水进行合金化处理。(3)AOD精炼：采用通入设定比例的氮氧混合气体对钢水进行脱碳保铬处理，即AOD脱碳保铬处理。出钢前加硫铁，(炉内渣量应控制在2～4吨)，硫铁加入前应干燥处理。(4)调整成分：将AOD脱碳保铬处理得到的钢水进行吹氩处理，调整合金成分及控氮处理，最后将调整后的钢水向钢包出钢。(5)LF精炼：在钢包精炼炉中进行精炼，进行成分微调及去气去杂质处理，精准控制合金元素在规定范围内，得到纯净度良好的钢水，LF补加硫铁，出站前按钢中目标S含量投入。(6)CC连铸：采用常规工艺连铸为板坯或方坯或圆坯。(7)热轧：为防止轧制劈头，采用1200-1350℃高温加热工艺，将板坯或方坯或圆坯轧制为板材或棒材。(8)固溶酸洗：对热轧的板材或棒材进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体，避免敏化现象，以及酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态不锈钢。通过上述制造方法获得直径为20mm的奥氏体不锈钢钢棒。其室温屈服强度Rp0.2为306MPa、抗拉强度Rm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，其特征在于，具有如下的质量百分比的组分：C：0.01‑0.12％，Si：0.2‑0.8％，Mn：6.0‑9.0％，Cr：18.0‑20.0％，Ni：2.0‑4.0％，Cu：1.0‑3.0％，P≤0.060％，S：0.008‑0.035％，N：0.16‑0.30％，Mo≤0.30％，Nb≤0.10％，V≤0.20％，Ti≤0.10％，O：0.010‑0.016％，Bi：0.0010‑0.0100％，Sn：0.010‑0.050％，Ca：0.0010‑0.0050％，B≤0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，其特征在于，具有如下的质量百分比的组分：C：0.01-0.12％，Si：0.2-0.8％，Mn：6.0-9.0％，Cr：18.0-20.0％，Ni：2.0-4.0％，Cu：1.0-3.0％，P≤0.060％，S：0.008-0.035％，N：0.16-0.30％，Mo≤0.30％，Nb≤0.10％，V≤0.20％，Ti≤0.10％，O：0.010-0.016％，Bi：0.0010-0.0100％，Sn：0.010-0.050％，Ca：0.0010-0.0050％，B≤0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，其特征在于，具有如下的质量百分比的组分：C：0.079％，Si：0.35％，Mn：7.0％，Cr：18.12％，Ni：3.0％，Cu：2.0％，P：0.060％，S：0.20％，N：0.008％，Mo：0.20％，Nb：0.05％，V：0.10％，Ti：0.05％，O：0.012％，Bi：0.005％，Sn：0.030％，Ca：0.0030％，B：0.0050％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1所述的易切削、高强度、高耐蚀奥氏体不锈钢，其特征在于，具有如下的质量百分比的组分：C：0.01％，Si：0.2％，Mn：6.0％，Cr：18.0％，Ni：2....

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海洪，邹文辉，江来珠，蒋一，周庆龙，
申请(专利权)人：福建青拓特钢技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35