【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料制备领域，尤其是涉及一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢及其制备方法。
技术介绍
1、高端制造、能源动力等领域的发展对金属零部件轻量化、低成本提出了更高的要求，而高强度可在承受相同应力条件下减小零部件壁厚，使金属结构材料用量减小，达到轻量化和降低成本的目的。因此工业界一直在发展高强度不锈钢。
2、目前使用最为广泛的不锈钢是304、316、310s等奥氏体不锈钢，但这些3系不锈钢往往塑性高但强度较低，且这些钢的ni含量往往大于8wt.％，原材料成本较高，难以满足工业应用领域对高强度和低成本的要求。目前发展的高强度不锈钢主要有马氏体不锈钢、冷轧不锈钢等。
3、马氏体不锈钢[例如s280(cr12ni4co14v0.3wmo2)、custom475(cr10.8ni8.1co8.5al1.2)、0cr17ni7ti0.7al0.2、0cr17ni4cu4nb、0cr15ni5cu2ti、等]强度高(抗拉强度往往大于1.4gpa)，但含有较多的合金元素、体系复杂，且往往需要添加co、mo、nb等昂贵的合金元素，或者添加al、ti等易引入有害相的元素导致熔炼和加工较为困难，因此高强度马氏体不锈钢往往成本较高。
4、冷轧不锈钢是通过对钢进行冷加工，引入形变强化达到提高强度的目的，但由于形变强化往往是以牺牲韧性为代价的，因此冷轧不锈钢强度和韧性较难平衡。例如美国专利wo2023/023083a1公开了一种冷轧不锈钢，cr：15-18wt.％，ni：4-8wt.％，mn：1.5-6wt.％，
5、因此，急需发展一种成本较低的不锈钢，冷变形后抗拉强度高于1.4gpa同时保持较好的韧性。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢及其制备方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢，按重量百分比计算，该不锈钢钢化学成分包括ni：4.0～8.0％；mn：≤2.0％；cr：16.0～19.0％；w≥0.5％；c：0～0.4％；n：0～0.4％，且合金中ni和mn的总质量分数ni+mn≥5.0％，c+n≥0.1％，其余为铁和不可避免的杂质。
3、进一步的，按重量百分比计，所述不锈钢的化学成分包括：ni：5.0～7.0％；mn：≤1.5％；cr：17.0～19.0％；w≥0.5％；c：0.2～0.3％；n：0.1～0.3％，且合金中ni和mn的总质量分数ni+mn≥6.0％，c+n≥0.2％，其余为铁和不可避免的杂质。
4、进一步的，该不锈钢强度为1.5gpa以上，同时均匀形变量超过10％，断裂延伸率超过15％。
5、本专利技术还公开了一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
6、1)冶炼、铸造
7、按照权利要求1或2任一项的化学成分经过熔炼炉冶炼，铸成坯料；
8、2)冷热加工+退火
9、热加工温度为800℃以上；变形后退火，退火温度为800℃以上，时间大于10分钟；
10、3)冷加工
11、冷变形量应大于20％，即可获得高强冷轧不锈钢成品。冷变形量应大于20％，优选40％左右，即可获得高强冷轧不锈钢成品。
12、进一步的，所述步骤1)中熔炼炉包括但不限于转炉、电炉、感应炉、磁悬浮或电弧炉。
13、进一步的，所述步骤1)中氮元素可通过铬氮合金原料和冶炼过程中吹氮气等方式加入。
14、进一步的，所述步骤3)中冷变形量为40％左右。
15、以下对所述不锈钢中各化学组分含量范围的限定理由进行说明。
16、ni是奥氏体稳定元素。但过高的ni将提高钢的成本。因此，ni含量应控制为4.0～8.0％。mn也是奥氏体稳定元素，可替代部分ni元素，但mn过高易增加冶炼和加工难度。因此mn含量应控制为≤2.0％，且ni和mn的总质量分数应≥5％。
17、cr是保障合金耐蚀性能的关键元素，但过高的cr将提高钢的成本。因此，cr含量应控制为16.0～19.0％。
18、w作为固溶强化元素，可提高合金强度，但过量的w将提高钢的成本和密度。因此w含量应控制为≥0.5％。
19、c和n可提供固溶强化，同时也是奥氏体稳定元素。c、n含量过低合金强度低且韧性较差，但c、n含量过高冶炼和加工难度较高。因此，c和n元素含量应控制为0～0.4％，且c+n≥0.1％。
20、本专利技术的创新之处在于通过少量的mn、c、n元素稳定奥氏体，ni含量较低，合金成本低廉，且c、n能够同时提高合金强度和韧性，同时添加了一定量的cr以保证钢的耐蚀性，获得了成本较低的高强度、高韧性不锈钢，该不锈钢冷轧后强度可达1.5gpa，同时均匀形变量超过10％，断裂延伸率超过15％，综合力学性能远超类似成本的不锈钢。本专利技术生产工艺较为简单，合金不含co、mo、nb等价格高昂的元素，成本可控，能够满足交通运输、能源电力、高端装备制造等领域结构件的需求。
21、本专利技术的优点和有益效果是：
22、(1)本专利技术不锈钢再结晶状态为奥氏体或含有大量奥氏体，强度和韧性均较高；
23、(2)本专利技术可通过简单的冷加工显著提高钢的强度，同时保持较好的韧性；
24、(3)本专利技术不锈钢的制备和热处理工艺简单，适用于大规模生产；
25、(4)由于本专利技术不锈钢不含贵重元素且可使用含c、n的原材料，无需使用高纯原材料，因此成本较低。
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1.一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢，其特征在于：按重量百分比计算，该不锈钢化学成分包括Ni：4.0～8.0％；Mn：≤2.0％；Cr：16.0～19.0％；
2.根据权利要求1所述的一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢的化学成分包括：Ni：5.0～7.0％；Mn：≤1.5％；
3.根据权利要求1或2所述的一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢，其特征在于，不锈钢强度为1.5GPa以上，同时均匀形变量超过10％，断裂延伸率超过15％。
4.一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中熔炼炉包括但不限于转炉、电炉、感应炉、磁悬浮或电弧炉。
6.根据权利要求4所述的一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中氮元素可通过铬氮合金原料和冶炼过程中吹氮气等方式加入。
7.根据权利要求4所述的一种1.5GPa级高强冷轧不锈钢的制备方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢，其特征在于：按重量百分比计算，该不锈钢化学成分包括ni：4.0～8.0％；mn：≤2.0％；cr：16.0～19.0％；
2.根据权利要求1所述的一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，所述不锈钢的化学成分包括：ni：5.0～7.0％；mn：≤1.5％；
3.根据权利要求1或2所述的一种1.5gpa级高强冷轧不锈钢，其特征在于，不锈钢强度为1.5gpa以上，同时均匀形变量超过10％，断裂延伸率超过15％。
4.一种1....
【专利技术属性】
技术研发人员：丁青青，徐诚雄，贝红斌，魏晓，李威霖，刘登宇，张泽，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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