[发明专利]一种加工性能优良的节镍奥氏体不锈钢冷轧板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及节镍奥氏体不锈钢及其制造方法，具体涉及一种加工性能优良的节镍奥氏体不锈钢冷轧板及其制造方法。

背景技术

在应用最广泛的300系奥氏体不锈钢中，通常含有8％～12％的镍，镍元素的成本占原材料成本80％左右。自2005年以来，不锈钢中的重要合金元素镍价格持续攀升，导致不锈钢生产的原材料成本升高，同时据预测，稀贵金属镍的短缺具有一定的长期性。这使降低不锈钢生产成本成为钢铁企业发展的关键问题。不锈钢中每降低1％的镍，意味着降低10-15％的原材料成本。因此开发节镍奥氏体不锈钢成为一种发展趋势，节镍奥氏体不锈钢利用N和Mn等奥氏体形成和稳定元素，取代300系奥氏体不锈钢中的镍，其中氮元素具有强烈的奥氏体化能力，同时含量丰富、价格低廉，选择N做为Ni的替代元素，开发含氮甚至高氮不锈钢是发展节镍不锈钢的方向。含氮节镍奥氏体不锈钢其室温组织与300系一样为奥氏体相，既具有奥氏体不锈钢优良的力学性能和耐腐蚀性能，又具有低成本的特点，可以避免镍价波动带来的风险，因此发展前景广阔。现有的含氮节镍不锈钢基本以Fe、Cr、Mn、Ni、C、N、Cu等为主加元素，其中Cr含量一般为13-18％不等，Ni含量一般0.5～5％，通过降低铁素体元素Cr、提高奥氏体形成元素Mn、N和C等含量保证室温下获得奥氏体组织。

含氮节镍奥氏体不锈钢最常见的产品是200系，200系中最典型的产品为201和202。与304奥氏体不锈钢相比，ASTM标准中201铬含量为16-18％，通过添加5.5-7.5％的锰和一定量的氮和碳，取代304奥氏体不锈钢中的奥氏体形成元素镍，将镍含量从8％以上降低到5.5％以下，从而降低材料的成本，因为不锈钢中每降低1％的镍，意味着降低10-15％的原材料成本。为了解决碳含量较高易带来焊接后晶间腐蚀问题，又开发了碳含量低于0.03％的201L和201LN系列。

为了进一步降低成本，国内主要应用改型后的201与202，其中201的典型成分为C：0.08％、Mn：9％、Cr：14.5％、Ni：0.5％、Cu：1.8％、N：0.15％；202的典型成分为C：0.07％、Mn：7％、Cr：16.2％、Ni：4％、Cu：1.6％、N：0.10％。由201和202成分体系可见，与304相比，通过添加Mn和N两种奥氏体化元素，取代贵重元素Ni，其Ni含量显著降低，因此成本与304相比显著降低。

但是201和202中Cr含量低于304，同时添加了不利于耐蚀性的Mn，因此其PREN分别降低至12(201)和14(202)，与304相比，耐蚀性显著降低，导致其不能在耐蚀性要求较高的领域使用。

同时，含氮节镍奥氏体不锈钢加工难度远超过传统的奥氏体不锈钢304。主要表现在两方面：(1)含氮节镍奥氏体不锈钢中氮含量较高，一般大于0.1％，较高的氮含量导致晶格畸变增大，金属塑性变形难度加大，因此其热加工过程中变形抗力大，易出现边部裂纹等缺陷，导致材料报废或者成材率降低；(2)冷加工难度大，200系不锈钢中合金含量低，尤其是奥氏体形成和稳定化元素Ni含量较低，导致其奥氏体相是亚稳的，在冷加工过程中亚稳的奥氏体相将转变为脆性的马氏体相，马氏体相的产生导致加工硬化程度迅速增加，材料硬度和强度迅速上升，继续冷加工的难度增大，同时由于马氏体相是脆性的，加工过程中钢带易发生脆性断裂，导致产品报废，这已经成为含氮节镍奥氏体不锈钢201和202生产应用过程中的主要难题。

在中国，200系含氮节镍不锈钢的开发和应用十分广泛。如CN1129259A公开了一种能节镍铬的含氮奥氏体不锈钢，其化学成分(Wt％)为：C＜0.10；Si＜1.0；Mn：11-15；P＜0.03；S＜0.03；Cr：10-15；Ni：3.6-5；0＜N≤0.10；其余为Fe；与现有18-8型奥氏体不锈钢(304)相比，可节镍一半，具有价格低廉、性能稳定、生产工艺简便、易于加工成型、成品率高等优点。该发明专利的特点是利用Mn、N取代部分Ni，Ni含量与304中的8％相比显著降低，但是为了保证室温奥氏体相，成分中Cr含量也显著降低，因此耐点蚀当量PREN远低于现有的304不锈钢。