一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢及其制备方法技术

一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢及其制备方法，属于马氏体不锈钢技术领域，解决低铬马氏体不锈钢室温下冲击韧性较低的技术问题，制备方法包括以下步骤：合金冶炼、铸造成形

【技术实现步骤摘要】
一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于马氏体不锈钢
，具体涉及一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]马氏体不锈钢由于不含镍，故相对于镍含量较高的奥氏体不锈钢、双相钢等而言，制造原料成本低，而相对于铁素体不锈钢对碳含量控制要求不高，冶炼工艺相对简单，主要应用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械等。低铬马氏体不锈钢板作为汽车法兰用钢，在满足耐蚀性的前提下，还必须有良好的力学性能，尤其是优良的冲击韧性。虽然采用现代先进的不锈钢生产技术，已经能够保证典型的杂质元素P、S、N、O等的含量保持在较低的范围内；但是，其也有一些缺点或不足，如室温下韧性不足，例如传统的低铬马氏体不锈钢12Cr13，室温（～25℃）下冲击功仅有50J左右，极大限制了其作为汽车法兰的应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，解决低铬马氏体不锈钢室温下冲击韧性较低的技术问题，本专利技术提供一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢及其制备方法，为需要较高冲击韧性的汽车法兰用材提供低成本材料。
[0004]为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，其化学成分及其重量百分比为：C:0.005~0. 200%，Cr:10.5~15.0%，Nb:0.05~0.30%，N≤0.020%，Si≤0.50%，Mn≤0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质。铌单稳定型低铬马氏体不锈钢室温下（~25℃）的冲击功（AK）≥100J，屈服强度（Rp0.2）≥400 MPa，抗拉强度（Rm）≥500 MPa。
[0005]本专利技术提供的铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，成分设计优化，通过添加适量的Nb元素保证低铬马氏体不锈钢具有良好的低温冲击韧性以及高强度，利用Nb元素固定钢中的C、N元素，并控制钢中O、S、P等杂质元素，保证不锈钢具有优良的耐腐蚀性和良好的加工性，同时降低Si、Mn等合金元素，以减弱其对冲击韧性的影响。
[0006]具体地，在本专利技术的成分设计中：Nb：铌是一种强碳、氮化合物形成元素，通过在晶粒间析出碳、氮化合物可推迟热轧状态的晶粒长大，在退火过程也可限制晶粒长大。由于铌元素的晶粒细化效果，可提高马氏体不锈钢的强度和冲击韧性。但过多的铌元素加入，会导致碳化物析出过多，其钢中形态由点状或细链条状转变为条片状，从而降低钢的冲击韧性。因此，本专利技术将其含量限定在0.05 ~ 0.30wt％；N：氮在马氏体不锈钢中的溶解度非常低，因此在高温加热和在随后的冷却过程中，不可避免的要析出氮化物（CrN和Cr2N）而产生贫Cr 区，导致这些区域的耐腐蚀性显著下降。另外，氮过高也不利于韧脆转变温度的降低。因此，氮含量限定在不大于0.02wt％；Cr:铬是使马氏体不锈钢具有良好耐蚀性的合金元素。Cr对马氏体不锈钢性能影
响最大的是耐蚀性，主要表现在提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能，马氏体不锈钢在氧化性介质中，铬能使不锈钢的表面上迅速生成氧化铬(Cr2O3)钝化膜。因此，本专利技术将铬含量限定在10.5~15.0wt％；Mn、Si：锰、硅是作为脱氧元素而添加的，如果过低不利于钢质的纯净，过高则对提高冲击韧性不利。因此，本专利技术将Mn、Si元素的含量限定在不大于0.50wt％，并在实际生产中尽可能向低控制。
[0007]一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：S1、合金冶炼、铸造成形：按铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比称取原料，然后进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯；所述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比为：C:0.005~0. 200%，Cr:10.5~15.0%，Nb:0.05~0.30%，N≤0.020%，Si≤0.50%，Mn≤0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质；S2、预热：将步骤S1制得的连铸坯或者铸坯加热至1200℃~1300℃，保温时间为：每10mm厚保温8~12min，使连铸坯或铸坯加热均匀；本专利技术将连铸坯或铸坯预热的保温时间设置为：根据连铸坯或铸坯的厚度，每10mm厚保温8~12min，使坯料预热温度均匀化；加热温度设定在1200~1300℃，可以防止由于过高的温度导致连铸坯或铸坯的过热，影响最终成品的表面质量；如果温度过低，就不能保证热轧的终轧温度而导致变形抗力的增大；S3、热轧：将步骤S2预热后的连铸坯或者铸坯在1000℃~1100℃完成热轧，轧制总变形量为92%~98%，热轧后按照常规工艺冷却，热轧钢带经卷取机制得热轧钢卷；S4、退火：将步骤S3制得的热轧钢卷送入罩式退火炉中，退火温度为800℃~900℃，保温时间为6~10小时，由于本专利技术提供的铌单稳定型低铬马氏体不锈钢中添加了铌元素，退火温度过低或退火时间短，容易导致不能完全再结晶；而退火温度过高或退火时间过长，容易导致板条状马氏体比例过高，使得表面硬度过高。故本专利技术将退火温度设定为800℃~900℃，保温时间6~10小时。退火后进行酸洗，制得铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，室温下（~25℃）的冲击功（AK）≥100J，屈服强度（Rp0.2）≥400 MPa，抗拉强度（Rm）≥500 MPa。
[0008]与现有技术相比本专利技术的有益效果为：1、本专利技术针对马氏体不锈钢热轧卷板作法兰用钢时对于马氏体不锈钢常温韧性和强度的要求，通过添加铌元素来改善低铬马氏体不锈钢的常温韧性和强度，铌元素对马氏体不锈钢的屈服强度和抗拉强度的贡献，主要归因于铌的析出强化作用，获得的铌单稳定型马氏体不锈钢的屈服强度（Rp0.2）≥400MPa，抗拉强度（Rm）≥500 MPa；2、本专利技术加入铌元素，铌与碳、氮化合在马氏体晶界析出物，并阻止晶粒长大，从而改善马氏体不锈钢的性能；同时控制较低Si、Mn、N含量，以降低马氏体不锈钢的韧脆转变温度，从而改善其冲击韧性，获得铌单稳定型马氏体不锈钢在室温下（~25℃）的冲击功（AK）≥100J；3、本专利技术对铌单稳定型马氏体不锈钢的成分进行限定，并依据新的成分设计，优
化了生产工艺，为高韧性法兰用钢提供了低成本可选材料。
具体实施方式
[0009]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本专利技术的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。
[0010]实施例1一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，其化学成分及其重量百分比为：C:0.12%，Cr:12.05%，Nb:0.10%，N:0.009%，Si:0.20%，Mn:0.10%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011]上述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：S1、合金冶炼、铸造成形：按铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比称取原料，然后进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯；所述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比为：C:0.12%，Cr:12.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，其特征在于：所述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比为：C:0.005~0. 200%，Cr:10.5~15.0%，Nb:0.05~0.30%，N≤0.020%，Si≤0.50%，Mn≤0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种铌单稳定型低铬马氏体不锈钢，其特征在于：所述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢钢板室温下的冲击功≥100J，屈服强度≥400 MPa，抗拉强度≥500 MPa。3.一种如权利要求1所述的铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1、合金冶炼、铸造成形：按铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比称取原料，然后进行合金冶炼、铸造成形，制得连铸坯或者铸坯；所述铌单稳定型低铬马氏体不锈钢的化学成分及其重量百分比为：C:0.005~0. 200%，Cr:10.5~15...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，赵建伟，李建春，张春亮，
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：