一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢及其制造方法技术

一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢及其制造方法，该钢化学成分重量百分比为：C：0.07～0.10％、Si：0.5～0.8％、Mn：0.6～1.0％、Cr：16.0～17.0％、Ni：4.0～4.5％、N：0.07～0.10％、Mo：2.0～2.5％、P≤0.040％、S≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且同时需满足：‑110≤1180‑57×Ni(％)‑37×Cr(％)‑30×Si(％)‑30×Mn(％)‑1950×C(％)‑1950×N(％)‑22×Mo(％)≤10。本发明专利技术钢经过固溶热处理后的组织为亚稳态的奥氏体，再经过冷轧、调整热处理、深冷处理和时效处理后获得的组织为马氏体和碳氮化物析出强化相，钢的屈服强度和抗拉强度均在1400MPa以上，满足层压板对强度性能的要求；并不含Cu、Nb和Ti等元素，组织中不含大颗粒析出相，显著提高了层压板的抛光性。

A high strength precipitation hardening stainless steel for laminate and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢及其制造方法
本专利技术属于印制电路板行业用的层压板用不锈钢领域，具体涉及一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢及其制造方法。
技术介绍
层压板是印制电路板(PrintedCircuitBoard简称PCB)生产过程中的关键工件，其平整度和抛光性对印制电路板的质量影响较大。目前层压板的原料为马氏体沉淀硬化不锈钢PH17-4，时效处理后析出沉淀硬化相可使其屈服强度和抗拉强度达1400MPa以上，满足层压板对高强的要求。PH17-4不锈钢在固溶处理过程中因为相变容易产生大的浪形，需要强力矫直机才能满足层压板对板型的要求。另外PH17-4不锈钢含有3％～5％的Cu，不仅热加工困难，而且ε-Cu析出容易导致抛光麻点的产生，如图1所示。中国专利CN104480403B为一种低碳马氏体沉淀硬化不锈钢及其生产制造叶轮锻件的方法，冶炼工艺为真空冶炼和电渣重熔。中国专利CN104451076B为一种马氏体沉淀硬化不锈钢补焊后局部热处理方法，涉及到的钢种为0Cr13Ni8Mo2Al。中国专利CN104328353A为一种稀土型0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法，有冶炼、铸造、电渣重熔、铸锭、锻造或轧制、固溶处理等工艺步骤。中国专利CN106544600A是一种奥氏体沉淀硬化不锈钢锻件的制备方法，精炼后进行电渣重熔，减少锻件中的缩孔和夹杂物，提高组织的致密性。上述已有专利均不能从根本上解决马氏体沉淀硬化不锈钢生产过程中因相变导致的板型不良和ε-Cu等大型第二相析出导致的抛光性不良问题。另外，上述专利含有Ti和Nb元素中的一种或者两种，Ti或者Nb极易与钢中的C、N形成复合析出物(Ti，Nb)(C,N)，这些析出物脆而硬，降低抛光性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢及其制造方法，该钢经过固溶热处理后的组织为亚稳态的奥氏体，时效处理后钢的屈服强度≥1400MPa、抗拉强度≥1400MPa，满足层压板对力学性能的要求，同时提高层压板的抛光性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术通过化学成分的合理配比使固溶处理后室温下的组织为亚稳定的奥氏体，这种不稳定的组织经冷轧、调整热处理和深冷处理后全部转变为马氏体，再进行时效处理析出沉淀硬化相提高强度，满足层压板对力学性能的要求，即屈服强度和抗拉强度均达到1400MPa以上；化学成分中不含Cu、Nb和Ti等元素，生成的碳氮化物的颗粒细均匀，有利于提高层压板的抛光性。本专利技术的第一方面，提供一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.07～0.10％、Si：0.5～0.8％、Mn：0.6～1.0％、Cr：16.0～17.0％、Ni：4.0～4.5％、N：0.07～0.10％、Mo：2.0～2.5％、P≤0.040％、S≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：-110≤1180-57×Ni(％)-37×Cr(％)-30×Si(％)-30×Mn(％)-1950×C(％)-1950×N(％)-22×Mo(％)≤10。进一步，所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢经过固溶热处理后的微观组织为亚稳态的奥氏体。本专利技术所述不锈钢的微观组织为马氏体和沉淀析出的Mo和Cr的碳氮化物析出强化相。本专利技术所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢的屈服强度≥1400MPa，抗拉强度≥1400MPa。在本专利技术刚的成分设计中：C：C在专利技术钢中非常重要，它是强奥氏体形成元素，C含量太低会使高温铁素体在冷却过程中保留至室温，以致时效处理后强度下降；然而C含量太高导致室温奥氏体比较稳定，深冷处理后不能完全转变为马氏体，也不利于时效处理后强度的提高；C、N与Cr、Mo结合可以生成细小均匀的碳氮化物，显著提高材料的强度。因此，本专利技术将C含量控制为0.07％～0.10％。Si：Si是脱氧元素，也是铁素体形成元素。同时也可以提高高温使用条件下的抗氧化性。鉴于层压板在使用过程中会不断地在室温和350℃温度范围内升温降温，需要含有一定量的Si以提高其抗氧化性能。因此，本专利技术将Si含量控制为0.5～0.8％。Mn：Mn是奥氏体形成元素，可以提高室温强度并改善热加工性能。锰能够在一定程度内提高钢的强度，但过量的Mn提高室温奥氏体的稳定性，降低马氏体的转变量。因此，本专利技术将Mn含量控制为0.6～1.0％。Cr：Cr是强烈形成铁素体的元素，并提高不锈钢的耐蚀性；它与Mo在时效过程中与C、N结合会形成大量的细小析出强化相。但过量的Cr会造成高温铁素体含量较多，不利于时效处理后的强度提高。因此，本专利技术将Cr含量控制为16.0～17.0％。Ni：Ni是强烈形成奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，提高奥氏体不锈钢的韧性；适量的Ni可使组织在室温下为亚稳定的奥氏体，在冷变形和深冷过程中转变成马氏体。因此，本专利技术将Ni含量控制为4.0～4.5％。N：N是廉价的强奥氏体形成元素，并提高钢在固溶态下的强度。但N在一定的成分体系和冶炼条件下有一定的溶解度，若N含量超过溶解度，常规的工业性生产无法实现；氮和碳相似，在固溶态时可以强化组织，在时效过程中与Cr、Mo结合形成细小的碳氮化物强化项；氮的另一个重要作用是可以降低碳化物的析出温度，最终可以使析出物更加细小而均匀。根据本专利技术成分体系将N含量控制为0.07～0.10％。Mo：Mo元素有助于提高高温强度，通过时效处理与C、N结合析出沉淀硬化相提高母材强度；同时Mo是一种贵重金属，太高的Mo含量会导致成本增加。因此，本专利技术将Mo含量控制为2.0～2.5％。P和S均为不可避免的杂质元素，但对性能有不利的影响，应分别不超过0.040％和0.005％。本专利技术在成分配比中应满足如下关系式：-110≤1180-57×Ni(％)-37×Cr(％)-30×Si(％)-30×Mn(％)-1950×C(％)-1950×N(％)-22×Mo(％)≤10，通过该关系式对各元素含量的综合控制，使固溶后的组织为亚稳态的奥氏体，在冷轧、深冷过程中奥氏体又转变成马氏体。若式中的计算值大于10，固溶后室温下的马氏体含量高，会导致固溶处理后的板型较差，同时这个数值大于10会使固溶后室温时残留的高温铁素体含量增加，过高的铁素体含量会使钢的强度不足；若上式小于-110，奥氏体比较稳定，不易通过冷轧、深冷处理使奥氏体完全转变为马氏体，时效处理后的强度达不到要求。本专利技术的第二方面，提供所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢的造方法，其包括如下步骤：(1)冶炼、铸造按照上述化学成分进行冶炼、精炼、铸造；(2)加热+轧制加热温度1150～1250℃，终轧温度≥1000℃；(3)固溶热处理+酸洗处理固溶热处理温度为1050～1100℃，保温时间为3～10分钟；水冷至0～100℃，再进行酸洗处理；(4)冷轧冷轧压下率大于50％；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.07～0.10％、Si：0.5～0.8％、Mn：0.6～1.0％、Cr：16.0～17.0％、Ni：4.0～4.5％、N：0.07～0.10％、Mo：2.0～2.5％、P≤0.040％、S≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：-110≤1180-57×Ni(％)-37×Cr(％)-30×Si(％)-30×Mn(％)-1950×C(％)-1950×N(％)-22×Mo(％)≤10。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其化学成分重量百分比为：C：0.07～0.10％、Si：0.5～0.8％、Mn：0.6～1.0％、Cr：16.0～17.0％、Ni：4.0～4.5％、N：0.07～0.10％、Mo：2.0～2.5％、P≤0.040％、S≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：-110≤1180-57×Ni(％)-37×Cr(％)-30×Si(％)-30×Mn(％)-1950×C(％)-1950×N(％)-22×Mo(％)≤10。


2.根据权利要求1所述的用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其特征在于，所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢经固溶热处理后的微观组织为亚稳态的奥氏体。


3.根据权利要求1或2所述的用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其特征在于，所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢的微观组织为马氏体+Mo和Cr的碳氮化物析出强化相。


4.根据权利要求1-3任一项所述的用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢，其特征在于，所述用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢的屈服强度≥1400MPa，抗拉强度≥1400MPa。


5.如权利要求1-4任一项所述的用于层压板的高强度沉淀硬化不锈钢的制造方法，包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾楠，
申请(专利权)人：嘉兴吉森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33