不含镍奥氏体不锈钢制造技术

本发明专利技术公开一种不含镍奥氏体不锈钢，含有以下重量百分比的元素：Ｃｒ　１６％～１８，Ｍｎ　９．０～１１．０％，Ｃ　０．１０％～０．１８％，Ｎ　０．１５％～０．３５％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，不可避免的杂质为Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｎｉ，其重量百分比含量控制为：Ｓｉ≤１．０％，Ｐ≤０．０３５％，Ｓ≤０．０３％，Ｎｉ≤０．３０％。本发明专利技术不含镍的奥氏体不锈钢含较高组分的锰和氮元素，完全地替代镍，使合金的原料成本下降，同时基本保持原有含Ｎｉ不锈钢的耐蚀性；且硬度高，韧性好，抗穿刺能力强，尤其适合于制作弹簧、不锈钢鞋垫等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种奥氏体不锈钢，具体涉及一种不含镍奥氏体不锈钢。
技术介绍
近年来，受我国对不锈钢巨大需求的刺激，加上迅速发展的电镀、化工及电池等行 业对原镍和再生镍需求的迅速增长，使得镍价一路走高，因此导致含镍奥氏体不锈钢价 格居高不下；且由于不锈钢在医用植入领域也多有应用，但是其中含有毒性元素镍，在 生物体中很容易诱发毒性效应，发生严重病变，使用韧性也不能满足要求。因此，随着世界范围内的镍资源紧张，镍价格居高不下，以及医学领域对于无镍不 锈钢的特殊需要，使得开发低镍甚至无镍不锈钢成为一个趋势。公开号为CN101368252A的申请文件，和公开号为CN101250670A的申请文件，虽 然也不含有镍元素，但是其铬含量相对较低，从而使其防腐蚀性能和强度等不是很理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种具有高强度、高 韧性、耐腐蚀性良好，且价格低廉的不含镍奥氏体不锈钢。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为 一种不含镍奥氏体不锈钢，含有以 下重量百分比的元素Crl6% 18%， Mn9.0% 11.0%， C 0.10% 0.18%， N 0.15 % 0.35%,余量为Fe和不可避免的杂质。作为优选，本专利技术的不含镍奥氏体不锈钢，含有以下重量百分比的元素Cr 17% 17.5%， Mn9.0% 10.0%， C 0.13% 0.16%， N 0.16% 0.23%，余量为Fe和不可避 免的杂质。本专利技术的奥氏体不锈钢，其所述不可避免的杂质为Si， P， S， Ni，其允许使用的重 量百分比含量为Si《1.0%， P《0.035%， S《0.03%， Ni《0.30%。本专利技术的奥氏体不锈钢是一种典型的铬、锰、氮奥氏体不锈钢，其各种主要成分比 例选择理由如下1) Cr: 16% 18%。根据钢中含铬量达到Cr/Fe的n/8定律确定。当Cr<12%， 则不锈钢耐腐蚀性大大降低；当Cr"18X时，为获得稳定的奥氏体所需的镍当量为最少。 同时具有较好的耐腐蚀性。当&>19%，则Y区縮小，a—Fe区扩大，显著降低钢的塑 性和韧性。为了获得更满意的机械性能，&的上限设定为18%。2) Mn 9.0% 11.0%。 Mn元素的作用是部分替代镍，节约贵重金属。Mn能扩大 Y区和稳定奥氏体，而且铬锰奥氏体不锈钢的热强性比铬镍奥氏体不锈钢高。同时高锰 钢能提高钢水的流动性，便于N的吸收，从而大大提高钢的机械性能。如果Mn〈9X，则y区縮小，不利于奥氏体的形成和稳定，且钢的磁性会增加，塑性也会降低；反之， Mn〉ll%，经冷加工后强度和硬度有所降低，达不到设计状态。优选状态时，Mn含量 上限为10%。3) C: 0.10% 0.18%。其作用是提高钢的强度和促进奥氏体的形成。如果C〉0.18 %，碳化物的数量就会增多，使基体中局部铬含量减少，钢的耐腐蚀性就会降低；如果 C<0.10%，钢的强度就会下降，冶炼成本也会增加。所以C的含量设定为0.10 0.18 %的范围。为获得更明显的效果，C含量的上限优选取0.16X。4) N: 0.15 0.35%。 N的作用也是部分替代镍(相当于30倍的镍当量)，同样节 约贵金属镍。N也是扩大Y区和稳定奥氏体的元素，又是固溶强化元素和碳化物强化元 素，所以能提高钢的强度和韧性，改善热加工性能，使部分铁素体转变为奥氏体，从而 提高焊接性能。N〈0.15X时，Y区缩小，不利于奥氏体的形成和稳定，则钢的强度和 韧性明显下降；N〉0.35X时，虽然奥氏体更稳定，但强度太高，同时钢液和固相中所 能溶解的氮是有限的，过多的氮，容易形成氮化物偏析以及气泡，造成热加工塑性下降。 优选N含量上限值为0.25%。本专利技术的优点和有益效果本专利技术的不含镍的奥氏体不锈钢与现有含Ni不锈钢相 比，兼具经济性和适用性，含有较高组分的锰和氮元素，完全地替代镍，使合金的原料 成本下降，同时基本保持原有含Ni不锈钢的耐腐蚀性，具有更好的机械性能和强度；本专利技术的不含镍的奥氏体不锈钢硬度高，韧性好，抗穿刺能力强，能够满足高强度要求的各工业领域，尤其适合于制作弹簧、不锈钢鞋垫等。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述，但本专利技术不仅仅局限于以下实施例。本专利技术实施例的不含镍奥氏体不锈钢样品制备方法为配料采用08F废钢，微碳铬 铁(C: 0.1%、 Cr: 60%)，电解金属锰(Mn: 99.9%)，氮化电解金属锰(Mn: 90%、 N: 6%)，将除氮化电解金属锰外的上述其它组分全部加入到中频炉冶炼。当上述混料全部熔化，温度达到1570'C时，扒尽氧化渣，加入石灰(一般一吨物料 加入3kg石灰)、萤石造渣(萤石用于调节渣层的粘稠度改善渣层的流动性)，当渣全部成 熔融状态，流动性良好时，用硅钙粉(Si: 55%、 Ca: 32%)扩散脱氧12批，取炉前 试样进行光谱分析；根据分析结果，调整合金成分，加入氮化电解金属锰，再用硅钙粉 矿散脱氧8批，精练10分钟；加入硅钙块沉淀脱氧，最后加入纯铝粉(Al: 99.9%)终 脱氧(一般一吨物料加入2kg纯铝粉)，充分搅拌，取成品试样，调整温度至1595'C出 炉；钢水倒入钢包后，加保温剂隔热保温，底吹氩气3分钟后浇注成型。钢锭热轧工艺进炉温度《60(TC，加热温度《120(TC，加热时间4小时30分钟， 开轧温度《1180。C，终轧温度》80(TC，轧成2.5mmX425mm巻带。将热轧钢带退火处理、酸洗、表面砂磨、冷轧成1.1mmX425mm巻带，再将巻带4退火处理，冷轧成各种厚度巻带，再作最后一次光亮退火，根据需要最后加工成不同规 格的成品。上述制备过程大体和本行业常规不含镍奥氏体不锈钢生产相同。 本专利技术的不含镍奥氏体不锈钢的各实施例的具体成分含量及机械性能列于表l。 各性能检测试验设备为WED-5型液压试验机、烟雾腐蚀箱、维氏硬度计Hv-5、鞋 底穿刺机TL一040、曲折机TL一009A、 Maxx台式直读光谱仪。表1、本专利技术不锈钢合金钢成分及性能<table>table see original document page 5</column></row><table>从表1可以看到本专利技术实施例的不锈钢合金样品强度高，硬度高，韧性好，抗穿 刺能力强，能够满足高强度要求。另外，采用实验设备YWX/Q-750型盐雾腐蚀实验箱对本专利技术不锈钢盐雾试验， 对它们的耐腐蚀性能进行比较用5%NaCl溶液周期间隔1小时对试样喷雾72小时， 实验温度37'C，试验结果发现本专利技术奥氏体不锈钢仅仅有微量锈斑，与国标0CnsNi9 (304)钢相当，耐腐蚀性较好。综上，本专利技术不含镍奥氏体不锈钢的显著特点是锰、氮完全取代镍，价格便宜， 强度高，耐腐蚀性良好。权利要求1. 一种不含镍奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的元素Cr 16％～18％，Mn 9.0％～11.0％，C 0.10％～0.18％，N 0.15％～0.35％，余量为Fe和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的不含镍奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的元素Cr 17% 17.50/o， M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不含镍奥氏体不锈钢，其特征在于：含有以下重量百分比的元素：Ｃｒ　１６％～１８％，Ｍｎ　９．０％～１１．０％，Ｃ　０．１０％～０．１８％，Ｎ　０．１５％～０．３５％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃，
申请(专利权)人：宁波耀义不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]