[发明专利]一种中铬铁素体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢及其制造方法，具体涉及一种具有良好强韧性、耐蚀性和冲击性的中铬铁素体不锈钢。

背景技术

冷轧双相钢因为具有高强度、高延伸率、高的加工硬化指数和连续屈服等特点，在现代汽车用钢中被越来越受关注。传统的双相钢主要用于汽车产品的加强件上，如保险杠、轮廓和支架等，为了更大幅度的减轻汽车自重，增加汽车面板或内板中高强钢的使用比例非常有必要。目前，用于汽车面板或内板的汽车用钢主要为IF钢，其抗拉强度最大约为440MPa，如果能将高强双相钢部分或全部代替IF钢，对于提高汽车用钢的综合力学性能、节约能源和降低冶炼成本是很有意义的。具有单相组织的IF钢r值一般在1.5以上，而传统的双相钢超深冲性能较差，r值基本在1.0以下，这对后续的冲压成形非常不利。传统冷轧双相钢中马氏体体积分数大约占20％-30％，较高比例的硬质相阻碍了有利于深冲性能的{111}纤维织构的发展，从而使得其深冲性能恶化。本发明一方面在成分设计上严格控制最终马氏体体积分数，另一方面通过织构预处理工艺强化{111}//RD方向织构，因此最终获得优异的综合性能。

中铬铁素体不锈钢中不含镍或只加入少量的镍，因而具有比奥氏体不锈钢成本低的优势，而且其耐氯离子腐蚀、耐点蚀等耐腐蚀性能优良，热膨胀系数小，越来越多地替代304不锈钢，应用于制造耐用装饰品、家电部件和厨房设备等。但是，普通的中铬铁素体不锈钢(典型钢种为430)不仅成型性差，而且其强度和硬度也偏低。

表1中列出了关于铁素体不锈钢的一些专利，其中日本专利JP 7268563 A、JP 6002038 A和JP 1995109026 B2均为低铬铁素体不锈钢。日本专利JP6033198A、JP 2562740 B2和IP 10130786 A均涉及低碳(碳不大于0.02％)中铬铁素体不锈钢。日本专利IP 2005089850 A涉及一种低碳(碳不大于0.03％)中铬铁素体不锈钢，主要以钛、铌作为稳定化元素。专利JP 2756190 B2中除了加入钛或钒外，还加入了钴、铊、铝和锆等合金元素。另外，CN00800983.X是单加钒并控制钒氮溶度积的铁素体不锈钢，JP 10176223 A中加钒和硼。

发明内容

本发明目的在于提供一种中铬铁素体不锈钢的成分和工艺控制范围，制造出具有良好的强塑性、耐蚀性和横向冲击性能的中铬铁素体不锈钢。

本发明的中铬铁素体不锈钢的化学成分的质量百分比为：C：0.03-0.065；Si：0.2-0.8；Mn：0.2-0.8；P：≤0.015；S：≤0.008；Cr：16.5-19.5；V：0.1-0.4；N：0.008-0.035；Al：0.009-0.09；Ni：0.15-0.45；O：≤0.008；Ca：≤0.004；其中P、S、O、Ti、Nb的下限值均不为0，4(C+N)≤V+0.1，余量为铁和其它不可避免的杂质。

以下是各化学成分的作用及其具体说明：

碳：碳易与铬反应形成铬的碳化物如Cr23C6和Cr7C3等，而且碳含量越高，碳与铬形成铬的碳化物的可能性也越大，铬的碳化物的形成会在钢中形成贫铬区，使钢的耐蚀性大大下降。要避免形成这些化合物，一方面是降低钢中的碳，另一方面添加铌、钒和钛等强碳化物形成元素，铌、钒和钛的加入使碳优先形成化合物，避免或减少形成铬的化合物。一般地，随着含碳量的提高，钢的强度上升，成型性下降。因此，本发明中将碳控制在0.03-0.065％，优选0.05％。

硅：硅是主要作为脱氧剂加入到钢中，硅同时也是一种合金元素，起固溶强化作用，并在提高抗高温氧化性能方面有明显的作用。但是，钢中硅含量高时延展性会变差，因此从提高铁素体不锈钢的可加工性考虑，其含量控制在0.2-0.8％的范围之内，优选0.4-0.6％。

锰：锰既是脱氧元素又是固溶强化元素。锰含量提高会显著提高钢的强度，但也会降低钢的塑性，因此其含量控制在0.2-0.8％的范围内，优选0.4-0.6％。

磷：磷是有害元素，因此根据生产控制水平尽量地降低。

硫：硫也是一种有害元素。硫化物在钢中不仅会产生热脆，而且会降低钢的耐蚀性。硫容易和锰反应生成硫化锰，它是一种塑性非常好的夹杂物，经过加工后呈长条状存在，会严重地影响钢板的横向冲击性能。通常硫的含量控制在低于0.008％，以避免硫的有害影响。

铬：铬很大程度上决定了不锈钢的耐蚀性，本发明专利的铬含量控制在16.5-19.5％范围内。铬含量过高时，一方面会明显提高成本，另一方面可制造性会变差，优选未17-18％。