【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁素体不锈钢棒线材生产制造，尤其是涉及一种高强韧性易切削铁素体不锈钢及其制备方法。
技术介绍
1、不锈钢应用领域非常广泛，其中不仅在航空航天、石油化工等领域发挥着巨大作用，也在交通设施、厨房用具、民用电器、建筑用品等生活领域有广泛应用。我国目前仍然存在镍资源的匮乏问题以及不断上涨的价格问题，这些都会严重制约了奥氏体不锈钢的发展。相对于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢需要镍含量非常低甚至是没有添加镍元素，因此此类不锈钢价格较为低廉。铁素体不锈钢物化特性是热膨胀系数较小，导热性优异，在特殊环境也能表现出较好的耐点蚀性能和应力腐蚀性能。目前常规铁素体不锈钢的组织和力学性能较难控制，限制了其生产和更广泛的应用。因此，当前铁素体不锈钢生产量和消费量并不乐观，仅仅只占不锈钢整体消费总量中的1/5。所以，当前迫切需要开发综合力学性能优异且良好加工性能的铁素体不锈钢，这对增加铁素体不锈钢市场占有率具有重要的意义。
2、国内外对于提高铁素体不锈钢力学性能进行了大量相关研究，其中高强铁素体不锈钢国内外专利及其对应的主要化学成分、产品特征如表1所示。
3、表1高强铁素体不锈钢国内外专利及其对应的主要化学成分、产品特征
4、
5、
6、续表1高强铁素体不锈钢国内外专利及其对应的主要化学成分、产品特征
7、
8、表1及续表1中，编号1～3公开的专利，分别在铁素体不锈钢中通添加钒(v)、铌(nb)、钛(ti)、铜(cu)中单一或组合元素达到提高材料强度或者提高韧性的
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：1)显著提高铁素体不锈钢的强度和塑韧性；2)有效改善高强度铁素体不锈钢车削性能；3)减轻铁素体不锈钢组织不均匀性；4)降低经济成本压力。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高强韧性易切削铁素体不锈钢及其制备方法。
2、本专利技术通过对c、n等元素含量的设计和热处理工艺的优化，使基体得到弥散分布的球状碳化物和均匀分布铁素体组织，显著提高铁素体不锈钢强度和塑韧性，其中室温抗拉强度可达600～620mpa，屈服强度为420-450mpa，断后伸长率25.0％～27.0％，断面收缩率55％～57％，硬度为190-210hbw，此外负温冲击性能中-20℃冲击吸收功akv≥39j，-40℃剪切断面率≥55％，韧脆转变温度由0℃降到-40℃。本专利技术中硫元素的加入不仅能够改善材料车加工性能，同时基体均匀分布着大量硫化物提高了室温组织的均一性，优化材料力学性能的稳定性，极大的拓宽铁素体不锈钢在汽车、化工以及家电等领域应用。
3、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
4、本专利技术提供一种高强韧性易切削铁素体不锈钢，所述不锈钢的化学成分按重量百分比计包含：c：0.10％～0.15％、si≤1.00％、mn≤1.5％、p≤0.04％、s:0.15％～0.25％、cr:15.50％～16.50％、mo:0.20％～0.60％、n≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
5、优选的，所述高强韧性易切削铁素体不锈钢按重量百分比计包含以下化学成分，c:0.120％～0.150％、si:0.20％～0.50％、mn:1.20％～1.40％、p≤0.028％、s:0.20％～0.23％、cr:16.10％～16.50％、mo:0.22％～0.30％、n：0.035％～0.055％，其余为铁和不可避免的杂质。
6、本专利技术还提供一种上述高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，包括步骤：电弧炉冶炼→aod炉冶炼→lf炉精炼→连铸→轧制→退火，钢料依次经过电弧炉冶炼、aod炉精炼、lf炉精炼得到目标成分的钢水，利用连铸机完成钢水到连铸方坯，连铸方坯通过轧制和退火工序得到所述的不锈钢盘条。
7、优选的，电弧炉冶炼过程中，选用低p、低五害元素(pb、sn、as、sb、bi)的废不锈钢作为钢料，控制出钢p≤0.028％，得到粗钢水。
8、优选的，aod炉冶炼过程包括：将电弧炉冶炼的粗钢水加入aod炉中随后加入冷石灰，采用顶底复吹氧升温脱碳，目标c含量0.05％～0.08％；通过加入硅铁、硅锰合金进行还原，同时可以加入萤石改善渣的流动性，控制炉渣碱度r在1.5～2.0，最后根据目标硫含量0.15％～0.25％和硫铁收得率(60％～70％)，在钢水中加入硫铁合金，目标出钢温度1630～1650℃。更优选加入1000～1200kg冷石灰，加入硫铁合金300～350kg。
9、优选的，lf炉精炼过程包括：aod冶炼钢水到站后，调整ar气流量，当炉渣有流动性后取样、测温，根据样品结果补加合金微调整钢水成分，得到目标钢水，随后底部软吹氩气时间≥5min，使夹杂物充分上浮，最后控制吊包温度在1630～1650℃。更优选的，补加合金选自微碳铬铁、硫铁以及硅锰合金。
10、优选的，连铸工序通过控制过热度改善铸坯组织，进而优化热轧组织，同时易切削不锈钢铸坯有严重“皮下气泡”等缺陷，这类缺陷易导致坯料轧制开裂现象，影响成材率，因此为保证铸态硫化物形态为更多ⅰ型硫化物以及皮下气泡上浮至钢液，连铸冷却制度为“弱冷”。更优选的连铸过程目标过热度30～50℃，拉速设定值0.7～0.9m/min，结晶器水流量设定值92～95m3/h，足辊段水流量设定值2.0～3.5m3/h，夹持段水流量设定值为1.9～2.5m3/h。更优选将lf炉精炼得到的目标钢水利用弧形渐进矫直连铸机进行连铸得到连铸方坯。
11、优选的，易切削铁素体不锈钢盘条轧制工序中需保证开轧温度设定即可避免轧制过程降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强韧性易切削铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比计包含C：0.10％～0.15％、Si≤1.00％、Mn≤1.5％、P≤0.04％、S:0.15％～0.25％、Cr:15.50％～16.50％、Mo:0.20％～0.60％、N≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强韧性易切削铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比计包含C:0.120％～0.150％、Si:0.2％～0.5％、Mn:1.20％～1.40％、P≤0.028％、S:0.20％～0.23％、Cr:16.10％～16.50％、Mo:0.22％～0.30％、N：0.035％～0.055％，其余为铁和不可避免的杂质。
3.一种权利要求1-2任一项所述的高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：电弧炉冶炼→AOD炉冶炼→LF炉精炼→连铸→轧制→退火。
4.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，选用低P、低五害元素的废不锈钢加入到电弧炉中冶炼，控制出钢P≤0.028％，得到粗钢水。
6.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，LF炉精炼过程包括：AOD冶炼钢水到站后，调整Ar气流量，当炉渣有流动性后取样、测温，根据取样结果补加合金微调整钢水成分，得到目标钢水，随后底部软吹氩气时间≥5min，使夹杂物充分上浮，最后控制吊包温度在1630～1650℃。
7.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，连铸过程包括：目标过热度30～50℃，连铸冷却制度为“弱冷”，其中拉速设定值0.7～0.9m/min，结晶器水流量设定值92～95m3/h，足辊段水流量设定值2.0～3.5m3/h，夹持段水流量设定值为1.9～2.5m3/h。
8.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，轧制包括：连铸坯开轧温度设定为1180～1200℃，轧制规格为φ18mm，粗轧采用头部避水轧制，加勒特卷取机对盘条完成集卷，盘条移卷后下线水冷，得到热轧态盘条。
9.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，退火包括：将热轧态盘条以10-15℃/min速度快速加热到720～760℃并保温180-240min后，以50-70℃/h控制冷却至不高于650℃。
10.如权利要求3-9所述的高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于所述铁素体不锈钢盘条室温抗拉强度可达600～620MPa，屈服强度为420-450MPa，断后伸长率25.0％～27.0％，断面收缩率55％～57％，硬度为190-210HBW，此外负温冲击性能中-20℃冲击吸收功AKV≥39J，-40℃剪切断面率≥55％，韧脆转变温度由0℃降到-40℃。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧性易切削铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比计包含c：0.10％～0.15％、si≤1.00％、mn≤1.5％、p≤0.04％、s:0.15％～0.25％、cr:15.50％～16.50％、mo:0.20％～0.60％、n≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强韧性易切削铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比计包含c:0.120％～0.150％、si:0.2％～0.5％、mn:1.20％～1.40％、p≤0.028％、s:0.20％～0.23％、cr:16.10％～16.50％、mo:0.22％～0.30％、n：0.035％～0.055％，其余为铁和不可避免的杂质。
3.一种权利要求1-2任一项所述的高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：电弧炉冶炼→aod炉冶炼→lf炉精炼→连铸→轧制→退火。
4.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，选用低p、低五害元素的废不锈钢加入到电弧炉中冶炼，控制出钢p≤0.028％，得到粗钢水。
5.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，aod炉冶炼过程包括：将电弧炉冶炼的粗钢水加入aod炉中随后加入冷石灰，采用顶底复吹氧升温脱碳，目标c含量0.05％～0.08％；通过加入硅铁、硅锰合金进行还原，控制炉渣碱度r在1.5～2.0，最后根据目标硫含量0.15％～0.25％和硫铁收得率，钢水中加入硫铁合金，目标出钢温度1630～1650℃。
6.根据权利要求3所述的一种高强韧性易切削铁素体不锈钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢东西，李立，季灯平，严道聪，马振宇，
申请(专利权)人：浙江青山钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。