本发明专利技术提供一种在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢及其生产方法。所述奥氏体钢包含按重量％计的15％至25％的锰(Mn)，0.8％至1.8％的碳(C)，满足0.7C‑0.56(％)≤Cu≤5％的铜(Cu)，余量为铁(Fe)及其他不可避免的杂质，焊接热影响区在‑40℃下的夏比冲击值为100J或者更高。根据本发明专利技术，提供具有优异机械加工性的奥氏体钢，其中在焊接后的焊接热影响区内碳化物的形成得到抑制，以防止焊接热影响区的韧性降低，且耐腐蚀性得到改善，以使钢在腐蚀环境中长时间使用。
【技术实现步骤摘要】
在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢及其生产方法本申请是题为“在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢及其生产方法”的第201280070684.1号专利技术专利申请的分案申请。原申请对应国际申请PCT/KR2012/011535，申请日为2012年12月27日，优先权日为2011年12月28日。
本公开涉及可用于各种应用中的奥氏体钢，更具体而言，涉及在焊接热影响区具有优异机械加工性(machinability)及韧性的耐磨奥氏体钢及其生产方法。
技术介绍
奥氏体钢因其性能例如加工淬透性和非磁性而用于多种应用中。具体而言，尽管以铁素体或马氏体为主要微观结构的铁素体碳钢或马氏体碳钢已广泛应用，但由于铁素体碳钢或马氏体碳钢的性能局限性，因此奥氏体钢作为铁素体碳钢或马氏体碳钢的替代物的使用日益增加，从而克服铁素体碳钢和马氏体碳钢的缺点。奥氏体钢的使用在许多要求钢材具有延展性、耐磨性及氢脆性(hydrogenembrittlement)的工业应用中稳步上升，所述工业应用例如磁悬浮铁路系统的轨道、普通电气设备和核聚变反应堆超导设备的非磁性结构部件、矿井中的采矿机器、普通的运输工具、胀管设备、泥浆管道、防酸气材料以及石油和天然气(石油)工业中用于开采、运输和存储的材料。在相关
中，奥氏体不锈钢AISI304(18Cr-8Ni)是一种典型的非磁性钢材。然而，由于这种奥氏体不锈钢因其具有低屈服强度而不适合用于结构部件，并且由于所述钢材含有大量相对昂贵的铬(Cr)和镍(Ni)而不具有经济性。具体而言，如果在奥氏体不锈钢中通过应变诱导相变(straininducedtransformation)形成具有铁磁特性的铁素体，则奥氏体不锈钢就会转化成一种磁性材料，使其不适合用于一些要求具有稳定非磁性特性并且不会根据负载量变化的结构部件。也就是说，奥氏体不锈钢的应用受到限制。此外，随着矿业、石油、天然气工业的发展，用于矿业、运输和炼油应用的钢材的磨损成了需要解决的难题。具体而言，尽管近来油砂(oilsand)确已发展成为一种非传统的石油来源，但是由包含油、碎石和沙子的泥浆所造成的钢部件的磨损成为增加油砂炼油生产成本的主要因素之一，因此，日益需要开发和具体实现具有高度耐磨性钢。在采矿行业，具有高度耐磨性的高锰钢(Hadfieldsteel)已被广泛使用。高锰钢是一种奥氏体钢，其中，随着形变的发生，发生微观结构向具有高度硬度的马氏体的转变。通过增加锰和碳的含量，各种奥氏体钢的微观结构可保持为奥氏体。然而，在这种情况下，沿着奥氏体的晶边处，在高温下形成网状结构的碳化物，从而使奥氏体钢的性能、尤其是延展性变差。此外，在加热到高温并随后冷却的焊接部分(焊接热影响区)形成大量碳化物，因而焊接热影响区的韧性显著降低。为了防止网状碳化物沉淀的形成，提出一种制造高锰钢的方法，所述方法通过在高温下对高锰钢进行固溶热处理(solutionheattreatment)或热加工过程之后将高锰钢快速冷却至室温而进行。然而，如果通过所述提出的方法生产厚钢板，则通过快速冷却并不能足以实现防止碳化物沉淀的效果。另外，由于焊接热影响区的热历史的影响，因而无法阻止所述焊接热中的碳化物沉淀。此外，既然奥氏体高锰钢的机械加工性因高加工淬透性而变差，那么切削工具的寿命变短，因此切削工具的成本增加。此外，由于需要频繁更换切削工具而使过程暂停时间增加。因此，生产成本会增加。
技术实现思路
技术问题本公开的一个方面可提供在焊接热影响区具有优异机械加工性和耐腐蚀性以且在防止韧性降低方面有所改善的奥氏体钢。然而，本公开的方面不限于此。其他方面将会在以下说明书中部分提出，并且从该描述将对于本公开内容所属领域的普通技术人员而显而易见。技术方案根据本公开的一个方面，在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢包含按重量％计的锰(Mn)：15％至25％，碳(C)：0.8％至1.8％，铜(Cu)：满足0.7C-0.56(％)≤Cu≤5％，且余量为铁(Fe)及不可避免的杂质，其中，所述焊接热影响区在-40℃下具有100J或者更高的夏比冲击值。根据本公开的其他方面，一种制造在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢的方法包括：将钢锭重新加热至1050℃至1250℃的温度，所述钢锭包含按重量％计的锰(Mn)：15％至25％，碳(C)：0.8％至1.8％，铜(Cu)：满足0.7C-0.56(％)≤Cu≤5％，其中C表示按重量％计的碳(C)含量，且余量为铁(Fe)及不可避免的杂质；并在800℃至1050℃的温度范围内对所述重新加热钢锭进行精轧工序。有益效果根据本公开，由于焊接过程中碳化物的形成得到抑制，使得奥氏体钢在其焊接热影响区的韧性并未降低，并且奥氏体钢的机械加工性得到改善，使得对奥氏体钢的切割加工更容易进行。此外，奥氏体钢的耐腐蚀性得到改善，使得奥氏体钢在腐蚀性环境中的使用时间延长。附图说明图1为说明本公开的一个实施方案的锰含量和碳含量之间的相互关系的图。图2为本公开的一个实施例中的焊接热影响区的微观结构照片。图3为说明在本公开的一个实施例中硫含量和机械加工性之间的相互关系的图。具体实施方式下文中，将根据本公开的实施方案详细描述在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢，使得相关领域的普通技术人员可以清楚地理解本公开的实施方案的范围和精神。专利技术人发现，如果适当调节钢的组成，虽然在钢中加入大量的锰和碳以保持钢的微观结构呈奥氏体结构，但是钢的机械加工性得到改善，而不会在焊接热影响区引起碳化物诱导的韧性降低。基于这些知识，专利技术人专利技术了耐磨奥氏体钢及生产耐磨奥氏体钢的方法。也就是说，将锰和碳加入至本公开的实施方案的钢材中以获得钢的奥氏体微观结构，并同时控制相对于锰含量的碳含量以使热循环例如钢焊接过程中碳化物的形成最小化。此外，将其他元素加入钢中以进一步抑制碳化物的形成，并因此确保焊接热影响区的足够的韧性，与此同时，调节钙和硫的含量以显著改善钢(奥氏体高锰钢)的机械加工性。根据本公开的实施方案，钢包含按重量％计的锰(Mn)：15％至25％，碳(C)：0.8％至1.8％，铜(Cu)：满足0.7C-0.56(％)≤Cu≤5％，且余量为铁(Fe)及不可避免的杂质。基于以下原因设定元素含量的数值范围。在下面的描述中，除非另有说明外，各元素的含量均以重量％给出。锰(Mn)：15％至25％在类似于本公开实施方案的钢的高锰钢中，锰是稳定奥氏体的主要元素。在本公开的实施方案中，如图1所示，锰优选以15％或更多的量加入钢中，从而形成奥氏体作为主要微观结构。如果锰的含量低于15％，那么奥氏体的稳定性会降低，并因此无法获得足够的低温韧性。然而，如果锰的含量高于25％，则会发生如钢的抗腐蚀性降低、制造方法的难度增加以及制造成本增加的问题。此外，由于拉伸强度的降低，钢的加工淬透性也会降低。碳(C)：0.8％至1.8％碳是在室温下稳定和形成奥氏体的元素。碳可以使钢的强度增加。具体而言，溶解于钢材的奥氏体中的碳可以增加钢的加工淬透性，并因此增加钢的耐磨性。此外，碳是一种用于赋予钢以奥氏体诱导的非磁性特性的重要元素。为此，如图1所示，碳含量可优选为0.8重量％或更高。如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢，其包含按重量％计的锰(Mn)：16％至25％，碳(C)：1.0％至1.8％，铜(Cu)：满足0.7C‑0.56(％)≤Cu≤2％，且余量为铁(Fe)及不可避免的杂质，其中所述焊接热影响区具有包含95体积％或更多奥氏体的微观结构，所述焊接热影响区在‑40℃时具有100J或者更高的夏比冲击值。
【技术特征摘要】
2011.12.28 KR 10-2011-0145214;2012.12.21 KR 10-2011.在焊接热影响区具有优异机械加工性及韧性的耐磨奥氏体钢，其包含按重量％计的锰(Mn)：16％至25％，碳(C)：1.0％至1.8％，铜(Cu)：满足0.7C-0.56(％)≤Cu≤2％，且余量为铁(Fe)及不可避免的杂质，其中所述焊接热影响区具有包含95体积％或更多奥氏体的微观结构，所述焊接热影响区在-40℃时具有100J或者更高的夏比冲击值。2.权利要求1的耐磨奥氏体钢，其还包含按重量％计的硫(S)：0.03％至0.1％；和钙(Ca)：0.001％至0.01％。3.权利要求1或2的耐磨奥氏体钢，其还包含按重量％计的铬(Cr)：2％至8％，其中所述耐磨奥氏体钢具有450MPa或更高的屈服强度。4.权利要求1或2的耐磨奥氏体钢，其中，所述焊接热影响区具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：李淳基，崔钟教，卢熙君，李弘周，徐仁植，朴仁圭，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR
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