【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及不锈钢冶炼领域，尤其涉及高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢及其制造方法。
技术介绍
1、空调制冷用铜管是铜管产品中极为重要的品种，约占铜管总量的20%，属于高精尖产品，主要应用于家用空调、中央空调、工业和商业制冷机。铜管技术进步与广泛应用带动了空调行业发展，但同时因为铜管的高成本，也制约了空调行业的后续发展。为了降低产品成本，提高竞争能力，包括国外品牌空调企业在内的国际龙头企业都开始寻求低成本材料替代方案。在确保不降低热交换能力及满足加工性的前提下，开发新型不锈钢管替代铜管成为共识。
2、空调换热管的材料和性能特点决定着其制造成本与使用寿命。铜管作换热管和不锈钢换热管的区别主要在于：1）换热性能，铜管的导热系数为100w/m℃，不锈钢管的导热系数为13w/m℃，是铜管作换热管的13％，如果其他条件相同，铜管的换热效果更好。2）物理和化学性能，由于换热管中要运输的介质不一定是热水，反而更多的是带有一定腐蚀性的液体，这就要求了换热管要有一定的耐腐蚀性才可以；而且由于换热管实际使用过程中，是要与空气接触的，尤其是局部腐蚀性环境存在的情况下，这也就要求了换热管要有一定的耐腐蚀性，从耐蚀角度评价不锈钢管明显优于铜管，而且铜管氧化形成的氧化层，会导致内部污垢越来越多，进而导致传热效果越来越差。不锈钢热换管具有比铜管更高的强度和硬度，使得不锈钢热换管具有抗冲击和抗振动性能。从物理化学性能来看，不锈钢管完全可以作换热管使用。3）经济和环保性能，铜是一种纯金属，而不锈钢则是一种合金材料，含有多种元素，生产成本更低，因此
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是提供一种高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，该不锈钢主要针对空调、热交换等行业的流体输送管部件及其服役环境。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其主要化学成分的重量百分比（%）如下：c: 0.002~0.03；si:0.1~0.8；mn:0.05~2.0；p<0.04；s<0.01；cr: 15~23；ni:6~15；mo: 0.005~0.50；cu:0.1~3.5；n: 0.002~0.20；al:0.005~0.05%；nb、v、ti中的一种以上，其中nb:0.001~0.50，v:0.001~0.2，ti:0.001~0.2；稀土元素: 0.0005~0.20，所述稀土元素选用ce和y中的一种以上；sn:0.001~0.15；且cu、sn、稀土元素之间的关系需满足：5≤（cu/(sn+5*稀土元素））≤15。
3、本专利技术的不锈钢钢种具有良好的耐腐蚀性、成形加工性及铜钎焊浸润性，其能获得良好耐蚀性、成形加工性及钎焊浸润性能的理论基础在于：
4、本专利技术的不锈钢含有15~23%的cr，6~15%的ni，确保了不锈钢良好的耐腐蚀性能及塑性加工性能。同时，综合控制c、n和al含量，避免c、n含量太高导致铬的碳化物析出降低腐蚀性，而且，在制造过程中，c含量过高会导致原子容易偏聚，或与其他原子结合，形成原子团簇或析出相，导致材料力学性能的改变。al可以起到脱氧作用，降低夹杂物，改善材料内在质量。本专利技术通过控制al含量，避免al含量过高，形成铝氧化物，影响钢的纯净度和加工性。本专利技术还添加了nb、v及ti，nb、v及ti是碳、氮化物形成元素，通过碳、氮化物的析出和以部分固溶的方式能够提高钢的组织均匀性、成形性和焊接性。本专利技术中添加的sn，可以发挥类似mo的提高基材表面钝化能力，基于sn的成本远低于mo，降低了合金成本的作用的同时，还可以使钝化膜致密，且降低钝化膜厚度，利于提高钢的耐蚀性，可以保证不锈钢的表面氧化膜厚度控制在1nm~10nm。本专利技术还添加了cu，在制造不锈钢的过程中会在不锈钢表面形成ε-cu析出，并且，sn和cu同步添加并对二者的添加量进行严格控制（5≤（cu/(sn+5*稀土元素）≤15），有利于提高钝化膜的铜面积比，使不锈钢表面局部铜含量≥5%的表面按面积分数计不低于20％，进而有利于提高铜钎焊钎料的润湿性和毛细流动性，改善钎焊质量；同时，sn、稀土元素（ce或y）的添加，还有利于改善耐蚀性，以保证不锈钢更好的耐腐蚀性（避免不锈钢管产生内部污垢，影响材料的导热能力）及更高的钎焊浸润性。因此，本专利技术通过对各元素成分含量进行合理化控制和搭配配合，提供了一种具有良好成形加工型的高耐蚀不锈钢，其适用于制作空调、热交换等行业的流体输送管部件。
5、下面，对本专利技术的奥氏体不锈钢中各元素的作用作详细叙述。
6、(1)c：c(碳)固溶在不锈钢中可以提高钢的强度，但过高会降低钢的塑性，同时降低耐蚀性。c（碳）是确保奥氏体不锈钢强度所需的合金元素，并且需要至少0.002%或更多的碳含量。然而，当碳含量超过0.03%时，碳化铬含量增加，影响后续钎焊结构的腐蚀性能。因此，上限设定为0.03%。c的较佳含量0.005~0.02%。
7、(2) n：n(氮)是一种合金元素，添加微合金化元素nb和ti的情况下，由于nb和ti的碳氮化物，它具有固溶体和沉淀强化作用。如果氮含量为0.002%或更低，则无法获得效果，但另一方面，如果氮含量超过0.2%，生成块状氮化物。这种氮化物不仅会降低钢材质量，而且还会抑制氮化物的精细分散沉淀。因此，氮含量被设定为0.002~0.20%，氮含量的最佳范围为0.005~0.03%。
8、(3) si：si(硅)可以起到脱氧的作用，一定程度上增加钢的强度，降低材料的加工性。虽然在炼钢过程中添加了硅作为脱氧剂，但它也是提高钢的蒸汽抗氧化性的有效元素。炼钢过程中必须进行适当的脱氧，需要至少0.1%或更高的si含量。然而，如果硅含量偏高，钢的加工性能就会偏差，因此硅含量的上限设定为0.8%。硅含量的最佳范围为0.1~0.75%。
9、(4) mn：mn(锰)与钢中含有的杂质s结合形成mns，从而提高热加工性。然而，如果锰含量小于0.05%，则无法获得这种效果。另一方面，如果锰含量降低，钢就会变硬变脆，钢的可加工性和焊接性降低。因此，锰含量上限设定为2%，优选的锰含量为0.2~1.7%。
10、(5) p，s：p和s(磷和硫）在不锈钢中被视为有害元素，应尽量控制得越低越好。本设计p<0.04，s<0.01。
11、(6) cr：cr(铬)是不锈钢中最重要的合金元素，容易与氧接触形成cr2o3致密本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，其主要化学成分的重量百分比（%）如下：C: 0.002~0.03；Si:0.1~0.8；Mn:0.05~2.0；P<0.04；S<0.01；Cr: 15~23；Ni:6~15；Mo: 0.005~0.50；Cu:0.1~3.5；N: 0.002~0.20；Al:0.005~0.05%；Nb、V、Ti中的一种以上，其中Nb:0.001~0.50，V:0.001~0.2，Ti:0.001~0.2；稀土元素: 0.0005~0.20，所述稀土元素选用Ce和Y中的一种以上；Sn:0.001~0.15；且Cu、Sn、稀土元素之间的关系需满足：5≤（Cu/(Sn+5*稀土元素））≤15。
2.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，化学成分中C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、Al、Ti的重量百分比（%）为：C: 0.005~0.02，Si:0.1~0.75，Mn:0.2~1.7，Cr: 17~20，Ni:8.5~11，Mo: 0.005~0.50，Cu:0.1~3.5，N:
3.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，稀土元素的添加还要满足：0.005≤5*稀土元素≤（Si+0.5*Mn）≤1.8。
4.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分还需要满足：Crep=Cr+2.0Si+5.5V，Niep=Ni+0.5Mn+30C+25N+0.35Cu，其中18.5≤Crep≤24，8≤Niep≤18，且Crep/Niep>1.5。
5.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢材料的性能为：125Mpa≤屈服强度≤225Mpa；抗拉强度：425Mpa≤抗拉强度≤550Mpa；延伸率：≥42%；晶粒度等级：5~10级。
6.高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：按照权利要求1~5中任一项所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢中的化学成分设计的配方体系，所述制造方法包括如下步骤：感应炉冶炼—模铸—剥皮锻造—热轧—固溶退火处理及酸洗—冷轧—冷轧退火酸洗（出产品为冷轧态使用）—时效热处理，最终制得所述高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢。
7.根据权利要求6所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，各步骤具体为：
8.根据权利要求7所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述冷轧退火采用还原性气氛退火，退火时间≤10分钟。
9.根据权利要求7所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤（2）中锻造时的始锻温度不低于1160℃，终锻温度大于900℃。
10.根据权利要求7所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤（3）的热轧温度在1220~1235℃，终轧温度在980～995℃；步骤（3）的固溶退火温度在1030～1100℃；步骤（4）的冷轧退火温度在1050～1080℃。
...【技术特征摘要】
1.高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，其主要化学成分的重量百分比（%）如下：c: 0.002~0.03；si:0.1~0.8；mn:0.05~2.0；p<0.04；s<0.01；cr: 15~23；ni:6~15；mo: 0.005~0.50；cu:0.1~3.5；n: 0.002~0.20；al:0.005~0.05%；nb、v、ti中的一种以上，其中nb:0.001~0.50，v:0.001~0.2，ti:0.001~0.2；稀土元素: 0.0005~0.20，所述稀土元素选用ce和y中的一种以上；sn:0.001~0.15；且cu、sn、稀土元素之间的关系需满足：5≤（cu/(sn+5*稀土元素））≤15。
2.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，化学成分中c、si、mn、cr、ni、mo、cu、n、al、ti的重量百分比（%）为：c: 0.005~0.02，si:0.1~0.75，mn:0.2~1.7，cr: 17~20，ni:8.5~11，mo: 0.005~0.50，cu:0.1~3.5，n: 0.005~0.03，al:0.005~0.02，ti:0.002~0.1。
3.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，稀土元素的添加还要满足：0.005≤5*稀土元素≤（si+0.5*mn）≤1.8。
4.根据权利要求1所述的高耐蚀且易于铜钎焊浸润的奥氏体不锈钢，其特征在于，所述奥氏体不锈钢的化学成分还需要满足：crep=cr+2.0si+5.5v，niep=ni+0....
【专利技术属性】
技术研发人员：毕洪运，黄俊霞，许海刚，常锷，李实，余海峰，詹土生，
申请(专利权)人：宝钢德盛不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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