一种强塑积大于50Gpa·％的奥氏体不锈钢板及制造方法技术

本发明专利技术公开一种强塑积大于50Gpa·％的低成本高强韧铬锰系奥氏体不锈钢板的制造方法，属于金属加工技术领域。其化学成分为C:0.12％,Si:1.0％,Mn:6.0‑10.0％,Ni:1.5‑3.0％,Cr:16.0‑18.0％,P：0.06，S：0.03，Cu：1.2‑2.0％，N≤0.30％以及Fe余量。其制备方法为：原料准备、冶炼、铸造、锻造、热轧、酸洗、冷轧以及固溶处理。本发明专利技术所述的高强韧200系奥氏体不锈钢抗拉强度在1000‑1100Mpa，断后延伸率在46％±2％，强塑积可达50Gpa·％。通过合理的成分配比和热处理工艺，得到一种强塑积大于50Gpa·％的低成本高强韧铬锰系奥氏体不锈钢板，以满足对强塑积需求较高但需降低成本的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种强塑积大于50Gpa·％的奥氏体不锈钢板及制造方法
本专利技术涉及金属加工
，特别是指一种强塑积大于50Gpa·％的高强韧铬锰系奥氏体不锈钢板的制造方法。
技术介绍
传统技术中，所谓的奥氏体-铁素体不锈钢，也被称为SUS329J1，其耐蚀性优于奥氏体不锈钢SUS304,SUS316，常被用于海洋结构钢材中如钻井平台，海水抽水泵等。这种双相不锈钢虽然耐蚀性好但力学性能较差，一般来说抗拉强度为588MPa左右，延伸率为18％左右。随着生产中对高强高韧材料的需求越来越高，该种材料目前已经不能满足服役于受力结构件强度要求。在实际生产中常采用弥散强化的方法，它是通过含有氧化物等细小弥散颗粒来大达到强化材料的。当尝试用机械合金化的方法弥散强化材料时，强度却明显增加，蠕变阻力增大，但延性降低，出现了常温下可加工性下降的问题。因此为了防止延性损失，在加工生产时需要尽可能防止晶间颗粒物从而提升延伸率。基于以上问题，我们开发出了一种能够同时提高材料强度和延伸率的新工艺，较好的解决以上提出的问题，该技术以逆相变原理为基础，通过细化晶粒来达到同时提高强度和延伸率的目的，同时其耐蚀性基本不受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本高强韧铬锰系奥氏体不锈钢板及其制备方法，通过合理成分配比和优化固溶处理工艺，控制晶粒尺寸均匀性，从而提高相逆转变形成的奥氏体晶粒的稳定性，进而使材料通过有效的TWIP工艺效应达到较高的加工硬化率，从而实现制造低成本、高强高韧奥氏体不锈钢的目标。r>首先是按照设计成分添加原料进行冶炼、铸造和锻造，然后经过热轧、热轧酸洗退火、冷轧以及固溶处理，即可得到低成本高强韧奥氏体不锈钢。由于钢材的冶炼、铸造和锻造目前已经成为各钢铁生产制造过程的通识技术，因此本专利技术仅针对材料的成分和冶炼，铸造，锻造进行说明，重在对其后的工艺进行阐述和保护。一种强塑积大于50Gpa·％的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分按质量百分比分别为：C:0.12％,Si:1.0％,Mn:6.0-10.0％,Ni:1.5-3.0％,Cr:16.0-18.0％,P：0.06，S：0.03，Cu：1.2-2.0％，N≤0.30％以及Fe余量。一种如上所述的强塑积大于50GPa·％的奥氏体不锈钢板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：按照设计成分添加原料进行冶炼、铸造和锻造；步骤二：经过热轧、热轧酸洗退火、冷轧以及固溶处理，即可得到低成本高强韧奥氏体不锈钢。进一步地，为防止该钢种边裂和缺陷情况，在热轧过程中加热温度需控制在1250℃以下，出炉温度控制在1200℃±10℃。进一步地，热轧酸洗退火过程中温度应控制在1100℃±10℃。进一步地，根据产品宽度不同，开轧厚度需保证≥3mm，且热轧后厚度应控制在2-5mm之间。进一步地，，冷轧过程总压下率应尽量控制在≥80％，单道次压下率应控制在60％-80％进一步地，在固溶处理过程中，进行快速加热至900-1100℃的时间t≤1min进一步地，在固溶处理过程中，为达到良好的固溶处理效果，防止固溶物析出，需进行快速冷却，一般地常用水冷进行快速冷却处理，如用其他方式进行快冷处理，快冷的冷速要求不低于水冷冷速。进一步地，经过以上工艺处理后的钢板抗拉强度在1000-1100Mpa，断后延伸率在46％±2％，强塑积≥50GPa·％。由于热轧过程通常会产生边部开裂等现象，为防止该钢种边裂和缺陷等情况发生，在热轧过程中加热温度需控制在1250℃以下，出炉温度控制在1200℃±10℃。其后热轧酸洗退火过程中温度应控制在1100℃±10℃。其后，在冷轧过程中，根据所需产品宽度不同，开轧厚度需保证≥3mm，并且热轧后厚度应控制在2-5mm之间。冷轧过程总压下率应尽量控制在≥80％，单道次压下率应控制在60％-80％。最后，在固溶处理过程中，总体操作仿真是快热快冷，即进行快速加热至900-1100℃的时间t≤1min，升温至预定温度区间后，需要进行保温一定时间，保温时长因材料大小而异，可根据如下经验公式进行计算：其中：的系数一般为0.35-0.85min/mm；K是炉的负荷系数。当工件较小(厚度≤3mm)时，取1-2；当工件较大(厚度≥3mm)时，取3-4；H是工件的有效厚度或直径。为达到良好的固溶处理效果，防止固溶物析出，需进行快速冷却，一般地常用水冷进行快速冷却处理，如用其他方式进行快冷处理，快冷的冷速要求不低于水冷冷速。经过以上工艺处理后的钢板抗拉强度≥1000MPa、延伸率≥45％，强塑积≥50GPa·％。本专利技术中固溶处理工艺在执行过程需要特别注意的是冷却过程，因为较快的冷速不仅能够保证奥氏体晶粒均匀细小，更是为了防止其通过500-800℃敏化区间时析出碳化物而影响性能。尤其当板材较薄时由于局部冷却速度难以达到严格意义上的一致，将产生局部应力使板带变形，因此在冷却的过程一定要保证冷速足够快从而防止因冷速差异过大导致的板带变形。与现有技术相比，本专利技术的优点在于，通过合理的元素含量和热处理工艺设计，相较于传统的304等不锈钢，添加了更多的低成本元素Mn和N替代了贵金属元素Ni和Cr从而极大地降低了成本，不仅如此，还通过合理的热处理工艺，很大程度上提高了材料的性能，本专利技术中涉及的高强韧奥氏体不锈钢板工艺具有较好的可操作性，流程简单，尤其适用于板材的连续生产，其制得的奥氏体不锈钢具备优异的强韧性。解决现有工艺条件存在的强度和塑性不可得兼的问题。附图说明图1为本专利技术中获得低成本高强韧铬锰系奥氏体不锈钢板具体实施例中所使用的经过冶炼+铸造、锻造+热轧+热轧酸洗退火后获得拉伸试样的真应力-真应变曲线。图2为本专利技术获得低成本高强高韧的超细晶奥氏体不锈钢具体实施例一中经过冶炼+铸造、锻造+热轧+热轧酸洗退火+冷轧+900℃+30s+水冷处理后获得拉伸试样的真应力-真应变曲线。图3为本专利技术获得高强高韧的超细晶奥氏体不锈钢具体实施例二中经过冶炼+铸造、锻造+热轧+热轧酸洗退火+冷轧+1000℃+20s+水冷处理后获得拉伸试样的真应力-真应变曲线。。图4为本专利技术获得高强高韧的超细晶奥氏体不锈钢具体实施例三中经过冶炼+铸造、锻造+热轧+热轧酸洗退火+冷轧+1100℃+20s+水冷处理后获得拉伸试样的真应力-真应变曲线。具体实施方式本专利技术的一种铬锰系奥氏体不锈钢板，所述的不锈钢的化学组成按重量百分比如下：C:0.12％,Si:1.0％,Mn:6.0-10.0％,Ni:1.5-3.0％,Cr:16.0-18.0％,P：0.06，S：0.03，Cu：1.2-2.0％，N≤0.30％以及Fe余量。按照设计成分添加原料进行冶炼、铸造和锻造后，进行热轧，经过7道次左右轧制至3mm厚板材，为防止钢板因过烧导致批量性边裂及剥片缺陷，加热炉需限温1200℃以下，出炉后进行热轧退火酸洗。...

【技术保护点】
1.一种强塑积大于50Gpa·％的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分按质量百分比分别为：C:0.12％,Si:1.0％,Mn:6.0-10.0％,Ni:1.5-3.0％,Cr:16.0-18.0％,P：0.06，S：0.03，Cu：1.2-2.0％，N≤0.30％以及Fe余量。/n

【技术特征摘要】
1.一种强塑积大于50Gpa·％的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分按质量百分比分别为：C:0.12％,Si:1.0％,Mn:6.0-10.0％,Ni:1.5-3.0％,Cr:16.0-18.0％,P：0.06，S：0.03，Cu：1.2-2.0％，N≤0.30％以及Fe余量。


2.根据权利要求1所述的强塑积大于50GPa·％的奥氏体不锈钢板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：按照设计成分添加原料进行冶炼、铸造和锻造；
步骤二：经过热轧、热轧酸洗退火、冷轧以及固溶处理，即可得到低成本高强韧奥氏体不锈钢。


3.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢板的制造方法，其特征在于，为防止该钢种边裂和缺陷情况，在热轧过程中加热温度需控制在1250℃以下，出炉温度控制在1200℃±10℃。


4.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢板的制造方法，其特征在于，热轧酸洗退火过程中温度应控制在1100℃±10℃。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐向东，宋仁伯，苏阳，方剑锋，梁锦明，王永金，王天一，全书仪，
申请(专利权)人：鞍钢联众广州不锈钢有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44