【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域以及气体渗氮工艺领域，具体涉及一种具有优良渗氮性能的钢、制备方法及渗氮方法。
技术介绍
1、厨房中被使用次数最多的出具就是锅具了，重复性受到加热、酸性、碱性长时间烘煮，导致锅具表面腐蚀，同时锅具使用完必定会清洗，在表面都会残留一些水渍，在潮湿阴暗的环境中，极其容易受到腐蚀，产生锈迹，影响美观，甚至致使产品的报废。
2、目前市场上存在各种材质的锅具，如铝合金、不锈钢、铁、铝、搪瓷，涂层等，但像铝合金、不锈钢、铝等材质的锅具其生产成本较高，且在烹煮食材时一些微量合金元素会发生迁移，随着食物被人体吸收，进而严重影响人体健康。对于涂层锅，虽然表面具有良好的涂层，具有优良的耐腐蚀性能以及不粘锅性能，但是因为炒锅需要不停与锅铲摩擦，极易导致涂层的破裂，当涂层破裂后，产品及其不美观且容易腐蚀。同时涂层在大火烹煮时局部温度过高，涂层的特氟龙会发生变化产生有毒物质，进而影响人体的身体健康，对于铁材质也是中国传统的锅具材料在实际使用过程中又极容易产生生锈，报废。
3、目前市场存在一种锅具：渗氮锅，在锅的表面渗氮形成一层渗氮层，使锅具表面具有良好的耐腐蚀性能以及耐磨性能，极大的增强了使用周期，且制作成本低廉，因此该产品及其受大众欢迎。但在钢板在渗氮过程中，易形成渗氮层组织，这种组织即耐腐蚀也具备较高的硬度，但其较脆，易在冷却后开裂，同时如果基板选择不对，采用不当渗氮工艺，渗氮层易出现暴条，进一步导致产品的报废，因此在合适的基板以及匹配合适的渗氮工艺才能获得优异合格产品。
4、但渗氮锅在制备
5、中国专利公开号为cn101649441b《奥氏体不锈钢材料的渗氮工艺方法》报道的是一种针对于奥氏体不锈钢的渗氮处理方法。采用两步工艺进行处理，首先进行预处理810℃退火2h后再进行吹沙，再进行氮化处理，600℃保温10～20h后提温至620～650℃保温10～20h得到20μm左右的渗氮层。该专利提供的渗氮工艺是一种针对不锈钢工艺，其次该工艺需处理20～40h，渗氮时间长，工艺复杂，而且渗氮后样件的耐腐蚀性能也未做说明，效果如何也不知。
6、中国专利公开号cn206761522u《锅具及烹饪器具》，报道的是一种锅具在内表面形成多种涂层，外表层为有不粘层，同时使锅具具备耐腐蚀性能和耐磨性能。其所述的涂层通过等离子喷涂形成，由金属氧化物(al2o3、tio2、zro2)和金属氟化物(ptfe或pfa)制成，即涂层锅。同时其内表层存在这3层，其在制备过程中生产工艺复杂，生产成本高，且制备出的锅具价格高昂，在高温环境下具有毒性。
7、中国专利公布号cn110117747a《一种高al渗氮钢的生产方法》，报道的是一种高al的渗氮钢其化学成分质量百分数c：0.36～0.40％、si：0.22～0.35、mn：0.16～0.22、p≤0.015、s≤0.008、cr：1.45～1.55、mo：0.16～0.22、al：0.75～1.0、ni≤0.3、cu≤0.2其余为fe和不可避免的杂质。其成分体系属于特钢系列，cr、mo、al含量较高，其产品主要用于高疲劳、高耐磨的机械螺杆、机筒、气缸等等机械设备。该专利主要解决高al对炼钢、轧制等工艺等问题，以获得表面质量、力学性能优良的板坯。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种具有优良渗氮性能的钢、制备方法及渗氮方法，有效解决渗氮表面开裂、以及渗氮后表面出现暴条缺陷的技术缺陷。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种具有优良渗氮性能的钢，所述钢化学成分按质量百分比包括c：0.001～0.0049％、si：≤0.03％、mn：0.01～0.020％、p：≤0.015％、s：≤0.012％、als：0.010～0.035％、n：≤0.005％、ti：0.030～0.055％、as＜0.005、sn＜0.005、cu≤0.010、sb≤0.005、b：0.0010～0.0020、mo：0.001～0.004，其余为fe和不可避免的杂质；
3、0.5≤(ti-3.4n-3s)/c≤10、0≤(s+p+as+sn+cu+sb)/(b+mo)≤12。
4、进一步地，所述(ti-3.4n-3s)/c优选2～7。
5、进一步地，所述(s+p+as+sn+cu+sb)/(b+mo)优选5～12。
6、为保证本专利技术渗氮钢具备优良渗氮性能，且在后续的特定的渗氮工艺下，可有效解决开裂和暴条缺陷问题，主要基于以下原理：
7、1)碳c：是钢种一种经济的强化元素，影响钢板的强度，通常随着含量增加，强度增加，含量过高时会使成形性能恶化，同时c的存在，在组织中易形成碳化物，珠光体等，而这些组织在渗氮过程中极易作为缺陷，在钢中导致n的偏聚，产生暴条等问题，本专利中的c含量控制0.001～0.0049％。同时本成分体系属于超低碳成分体系与低碳成分体系有着明显区别，该成分体系下降影响渗氮过程中fe-n的相变温度，尤其是在580℃左右。同时针对超低碳成分体系，组织以纯铁素体为主，不存在碳化物以及珠光体，可以避免渗氮过程中这些位置引发的缺陷产生。
8、2)硅si：在钢中可以起到固溶强化的作用，在冶炼过程中可以作为还原剂和脱氧剂加入钢中，同时硅元素可以提高钢的淬透性和抗回火型，但si的含量过高，组织容易脆、硬，因此不建议si含量过高，控制≤0.03％。
9、3)锰mn：作为常用的脱硫、脱氧元素，可以在铁素体和奥氏体中无限固溶，提高钢板强度和耐磨性能，对材料成形性能影响较小，因此本专利技术mn控制0.1～0.3％。
10、4)磷p：p容易产生偏析，从而降低钢的塑性、低温韧性和焊接性能，同时p元素容易在组织的晶界处偏聚，引发晶界缺陷位置骗到，在后续的渗氮时，氮原子优先在晶界偏聚，且氮原子偏聚一定程度后，会引发组织变形，导致暴条产生。
11、5)硫s：易在钢中与mn结合，形成mns，以及其他尺度析出物，对渗氮不利，同时使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹。
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【技术保护点】
1.一种具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述钢化学成分按质量百分比包括C：0.001～0.0049％、Si：≤0.03％、Mn：0.01～0.020％、P：≤0.015％、S：≤0.012％、Als：0.010～0.035％、N：≤0.005％、Ti：0.030～0.055％、As＜0.005、Sn＜0.005、Cu≤0.010、Sb≤0.005、B：0.0010～0.0020、Mo：0.001～0.004，其余为Fe和不可避免的杂质；
2.根据权利要求1所述具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述(Ti-3.4N-3S)/C优选2～7。
3.根据权利要求1所述具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述(S+P+As+Sn+Cu+Sb)/(B+Mo)优选5～12。
4.一种制备如权利要求1所述钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：铁水预处理-转炉冶炼-RH工艺-连铸-热轧工艺-冷轧-退火工艺-平整；
5.根据权利要求4所述钢的制备方法，其特征在于：所述热轧工艺过程中，粗轧与精轧除磷水全开，且水压为170～190Bar，终轧温度为89
6.根据权利要求4所述钢的制备方法，其特征在于：所述退火工艺中，连续退火温度为800±10℃、均热时间为55～90s。
7.根据权利要求4所述钢的制备方法，其特征在于：所述出炉温度为1210～1220℃。
8.根据权利要求4所述钢的制备方法，其特征在于：所述水压为180～190Bar，终轧温度为890～910℃。
9.根据权利要求4所述钢的制备方法，其特征在于：所述连续退火温度为800～810℃。
10.一种利用权利要求1所述钢生产渗氮钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：随炉加热至渗氮温度550～600℃，并通以氨气，保温1～4h；随炉冷却，冷却速度为20～60℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述钢化学成分按质量百分比包括c：0.001～0.0049％、si：≤0.03％、mn：0.01～0.020％、p：≤0.015％、s：≤0.012％、als：0.010～0.035％、n：≤0.005％、ti：0.030～0.055％、as＜0.005、sn＜0.005、cu≤0.010、sb≤0.005、b：0.0010～0.0020、mo：0.001～0.004，其余为fe和不可避免的杂质；
2.根据权利要求1所述具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述(ti-3.4n-3s)/c优选2～7。
3.根据权利要求1所述具有优良渗氮性能的钢，其特征在于：所述(s+p+as+sn+cu+sb)/(b+mo)优选5～12。
4.一种制备如权利要求1所述钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：铁水预处理-转炉冶炼-rh工艺-连铸-热轧工艺-...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞波，张宜，詹华，李凯旋，王占业，杨少华，胡笛，汤亨强，吴浩，唐东东，江欢，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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