中铬型铁素体不锈钢制造技术

本发明专利技术公开一种中铬型铁素体不锈钢，其中，上述中铬型铁素体不锈钢包括按质量百分比计的以下化学成分：C：0.001％～0.05％；N：0.001％～0.05％；Si：0.02％～0.6％；Cr：16％～20％；P≤0.04％；S≤0.003％；Al：0.005％～0.15％；Mn：0.05％～0.5％；Cu：0.015％～0.15％；其余部分为Fe及不可避免的杂质；其中，Mn和Cu的含量也满足0.4<(w

【技术实现步骤摘要】
中铬型铁素体不锈钢
本专利技术涉及钢铁制造
，尤其涉及一种中铬型铁素体不锈钢。
技术介绍
铬含量在16％～22％(质量百分比)的铁素体不锈钢通常被称为中铬型铁素体不锈钢，该类不锈钢以其良好的耐蚀性、加工性及经济型的特点，占到国内铁素体不锈钢年产量的一半以上，主要应用于家用电器、厨房设备、汽车排气系统、建筑外装饰等。中铬型铁素体不锈钢所处的腐蚀环境主要以中低温下的普通潮湿环境及酸性环境为主，如汽车排气系统冷端的消音器和尾管所使用的022Cr18Ti和022Cr18NbTi两种类型的中铬型铁素体不锈钢，其使用环境温度低于400℃，腐蚀介质为含有NH4+、CO32-、SO42-、Cl-和有机酸的冷凝液；再比如中国国内洗衣机内筒所使用的10Cr17和022Cr17NbTi两种中铬型铁素体不锈钢，长期在低于60℃的水系统中使用，腐蚀介质主要为含次氯酸的自来水及各种洗涤剂。中铬型铁素体不锈钢由于使用领域极广，成形方式呈多样化和复杂化的特点，除了简单的剪切及折弯外，还有冲孔、深冲及制管后的旋压、扩口、凸肚等加工类型，因此兼顾耐蚀性和加工性是中铬型铁素体不锈钢成分和工艺设计的基础。现有技术中，大量文献资料认为铁素体不锈钢的耐蚀程度是由w(Cr)+3.3×w(Mo)这一指数控制的(w代表质量百分比)，指数越高，耐均匀腐蚀、耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能越佳。因此，在钢种设计时，研究人员在确保不影响加工性的前提下，往往通过调整Cr和Mo元素的含量来改善中铬型铁素体不锈钢的耐蚀性。然而，在一些用户实施的模拟实际工况的试验中发现，目前，即使牌号完全相同、甚至Cr和Mo含量完全相同的中铬铁素体不锈钢钢板，也经常显示出差异很大的锈蚀程度。经过调查，专利技术人发现零部件锈蚀程度的差异主要因中铬铁素体不锈钢板表面发生点蚀后基体腐蚀速率的差异所导致。因此，本领域需要一种新的中铬型铁素体不锈钢，其可消除或至少缓解上述现有技术中的全部或部分缺陷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种中铬型铁素体不锈钢，其可在不影响中铬铁素体不锈钢钢板加工性的前提下，大幅降低中铬铁素体不锈钢钢板点蚀后的腐蚀速率，因而兼具优异的耐蚀性和加工性，可应用于诸如家电、汽车排气系统消音器、尾管等普通潮湿环境及酸性环境中。在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。中铬型铁素体不锈钢在实际工况中的腐蚀类型以点蚀为主，其腐蚀过程大体分为表面发生点蚀和基体腐蚀(蚀坑长大)两个阶段，因此可通过以下两方面对实际工况中不锈钢板的耐点蚀性能进行综合评价，一是不锈钢板表面的锈点数，二是模拟试验后零部件表面宏观的锈迹面积，后者是对基体腐蚀速率进行的定性评价。专利技术人发现，在对中铬型铁素体不锈钢基体腐蚀速率进行定量评价时，若采用标准腐蚀试验方法，如GB/T17987-1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》和GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》，对相同牌号但微量合金元素含量不同的中铬铁素体不锈钢钢板的基体腐蚀速率进行定量评价，检测结果没有显示明显差异。因此，专利技术人选择采用一种试验室非标方法——盐酸氯化钠溶液浸泡法(试验条件：35℃，5％NaCl+1mol/LHCl，浸泡时间2h)，对表面打磨后中铬铁素体不锈钢钢板的均匀腐蚀速率进行测定，结果显示，该方法能准确反映相同牌号但微量合金元素含量不同的中铬铁素体不锈钢之间基体腐蚀速率的差异，且与用户反馈结果相一致。专利技术人经过长期试验研究及用户跟踪发现，控制中铬型铁素体不锈钢表面锈点数量和控制其基体腐蚀速率所采用的工艺措施并不完全相同。不锈钢具有耐蚀性的关键是，其表面在空气或氧化性介质中形成一层纳米级厚度的无色透明的富Cr氧化层(即钝化膜)。钝化膜越厚、越稳定、Cr含量越高，点蚀发生的几率越小。Mo能显著促进Cr在钝化膜中的富集，从而增强钝化膜的耐点蚀性。不锈钢在冶炼、浇注及钢液凝固过程中发生多种氧化还原反应且钢渣、耐火材料等混入钢中，导致不锈钢板不可避免地含有各类氧化物和硫化物夹杂。夹杂物暴露在不锈钢表面，使得钝化膜无法正常形成，在腐蚀介质中夹杂物位置优先成为点蚀源。不锈钢表面钝化膜一旦遭到破坏，点蚀孔形核，基体的腐蚀速率就决定了点蚀的扩展速度。夹杂物除了容易造成点蚀源，其与不锈钢基体间存在近百毫伏的电位差，在腐蚀介质中，夹杂物和基体分别作为电化学反应的阴极和阳极，加速基体腐蚀。中铬型铁素体不锈钢中的夹杂物通常为MgO、Al2O3、CaO等类型的氧化物夹杂，在测试中，钢中的总氧量T[O]代表了不锈钢的夹杂物水平，通过控制不锈钢板中Mg、Al、Ca等元素的含量可达到控制总氧量降低夹杂物的目的。本专利技术可通过对上述Mg、Al、Ca等元素含量的控制，实现中铬型铁素体不锈钢中总氧量T[O]小于35ppm的技术效果。试验研究表明，当总氧量T[O]从18ppm增加至27ppm时，中铬型铁素体不锈钢在盐酸氯化钠溶液中的均匀腐蚀速率可提高20％。进而，专利技术人还研究发现，将Mn、Cu、Al等微量合金元素复合添加，可发挥其协同效应，不仅不影响不锈钢板的加工性，而且对降低中铬铁素体不锈钢钢板点蚀后的腐蚀速率起着关键性的作用。图1示出中铬铁素体不锈钢022Cr18Ti在盐酸氯化钠溶液中测得的均匀腐蚀速率与(wMn+8wCu)×100的关系图。在图1中，wMn表示Mn的质量百分比，wCu表示Cu的质量百分比。从图1可观察到，当(wMn+8wCu)×100的数值小于1.0时，腐蚀速率随(wMn+8wCu)×100的增加而急速下降，随后放缓。图2示出(wMn+8wCu)×100分别为0.2和1.1的两种中铬铁素体不锈钢022Cr18Ti在室温3.5％NaCl溶液中的阳极极化曲线。选用NaCl和纯水配制3.5％(质量分数)的NaCl溶液，实验温度为室温，测试时首先将工作电极在开路电位下稳定10min，以形成稳定的测试体系，然后进行动电位极化测量。将两种样品极化过程中测得的关键参数ic,0(阴极交换电流)、ia,0(阳极交换电流)、Ec,0(阴极平衡电极电位)、Ea,0(阳极平衡电极电位)等绘制于伊文思(Evens)图中，如图3所示。基于电化学试验的结果，专利技术人发现不锈钢阴阳极反应的交换电流密度差异越大，腐蚀速率越快，而Mn和Cu的复合添加则大幅降低了阴阳极反应的交换电流密度并缩小了阴阳极反应的交换电流密度差值，因此宏观上延缓了基体腐蚀，零部件模拟试验后的锈迹面积也大幅减少。为此，根据本专利技术一实施例，提供一种中铬型铁素体不锈钢，其中，所述中铬型铁素体不锈钢包括按质量百分比计的以下化学成分：C：0.001％～0.05％；N：0.001％～0.05％；Si：0.02％～0.6％；Cr：16％～20％；P≤0.04％；S≤0.003％；Al：0.005％～0.15％；Mn：0.05％～0.5％；Cu：0.015％～0.15％；其余部分为Fe及不可避免的杂质；其中，Mn和Cu的含量也满足0.4&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中铬型铁素体不锈钢，其特征在于，包括按质量百分比计的以下化学成分：/nC：0.001％～0.05％；N：0.001％～0.05％；Si：0.02％～0.6％；Cr：16％～20％；P≤0.04％；S≤0.003％；Al：0.005％～0.15％；Mn：0.05％～0.5％；Cu：0.015％～0.15％；其余部分为Fe及不可避免的杂质；/n其中，Mn和Cu的含量也满足0.4<(w

【技术特征摘要】
1.一种中铬型铁素体不锈钢，其特征在于，包括按质量百分比计的以下化学成分：
C：0.001％～0.05％；N：0.001％～0.05％；Si：0.02％～0.6％；Cr：16％～20％；P≤0.04％；S≤0.003％；Al：0.005％～0.15％；Mn：0.05％～0.5％；Cu：0.015％～0.15％；其余部分为Fe及不可避免的杂质；
其中，Mn和Cu的含量也满足0.4<(wMn+8wCu)×100<1.5，其中，wMn表示Mn的质量百分比，wCu表示Cu的质量百分比。


2.如权利要求1所述的中铬型铁素体不锈钢，其特征在于，还包括按质量百分比计的以下化学成分组合中的任一种或任两种：
Ti：0.001％～0.8％；Nb：0.001％～0.8％；V：0.001％～0.8％。


3.如权利要求2所述的中铬型铁素体不锈钢，其特征在于，还包括按质量百分比计的以下化学成分：
Ni：0.05％～0.5％；Mo：0.0015％～2％；
其中，Ni含量也满足0.18<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶晶，张利涛，邹勇，段秀峰，李国平，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14