[发明专利]一种马氏体不锈钢盘条及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种马氏体不锈钢盘条及其制造方法。

背景技术

马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢。这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5％以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。

盘条也叫线材，通常指成盘的小直径圆钢。盘条的直径在5.5～30毫米范围内(GB/T 4356-2002)。不锈钢盘条用于制造不锈钢丝、不锈钢弹簧钢丝、不锈顶锻钢丝和不锈钢丝绳用钢丝。按钢的组织分类，不锈钢盘条的材料主要有：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。低成本耐腐蚀的马氏体不锈钢盘条是目前用途较为广泛的不锈钢盘条。

目前，马氏体不锈钢盘条主要分为两类：1)铬不锈钢盘条(不含镍)：典型钢种为12Cr12、06Cr13、12Cr13、Y12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13、68Cr17、85Cr17、95Cr18，该类材料制造成本较低(不含Ni)，淬回火后强度为490～735MPa，断面收缩率为8～25％(GB/T 1220)；但是，随着强度的增加，这类不锈钢盘条的塑性明显降低(如GB/T 1220中30Cr13的强度为≥735MPa，但断面收缩率只有≥12％)，这就造成高强度(中高碳)的马氏体盘条在生产过程中由于塑性低而极易开裂，降低了这类不锈钢盘条的成材率，因此需要对其进行软化退火或球化退火，增加了能耗，也增加了该类盘条的制造成本；2)铬镍不锈钢盘条(含镍)：典型钢种为2Cr17Ni3、X3CrNiMo13-4、X4CrNiMo16-5-1，淬回火后的强度较高，为760～1100MPa，能满足不锈钢零部件产品的强度要求，同时塑性也较好(2Cr17Ni3的断面收缩率为17～25％；X3CrNiMo13-4的断面收缩率为15～20％；X4CrNiMo16-5-1的断面收缩率为20～25％)，生产过程中也不易出现开裂。但是，钢中Ni含量高达3.0～6.0％，因为Ni是贵金属元素，这就极大的增加了钢材的成本，抑制了该类材料的普及应用。

对于马氏体不锈钢盘条，目前的退火工艺主要为：1)完全退火：缓慢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(共析钢或过共析钢)以上30～50℃(一般为750～860℃)，保持适当时间(一般为4～8小时)，然后缓慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体(或者还有先共析的铁素体或渗碳体)转变为奥氏体(一次相变重结晶)以及冷却过程中发生的与此相反的二次相变重结晶，形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)，主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除组织缺陷(如魏氏组织、带状组织等)，使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性；2)不完全退火：缓慢加热到Ac1与Ac3之间(亚共析钢)或Ac1与Acm之间(过共析钢)，一般为Ac1+(40～60)℃(680～780℃)，保温一段时间(根据规格不同一般为6～12小时)后缓慢冷却，使钢发生部分的重结晶者，称为不完全退火，主要适用于中、高碳钢和低合金钢，其目的是细化组织和降低硬度。

因此，设计一种经济型(低成本)的中高碳([C]≥0.30％)的马氏体不锈钢盘条，满足标准件及轴类件的强度要求且不易开裂，同时可以降低能耗，是钢铁制造商的技术追求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种马氏体不锈钢盘条及其制造方法，通过优化和严格控制钢的化学成分，同时采用特有的在线退火热处理工艺，最终制造表面优良、性能稳定、组织均匀的马氏体不锈钢盘条，以提高钢的综合使用性能；在不增加冶炼和轧制成本的基础上解决现有中高碳马氏体不锈钢退火时易发生表面应力开裂的问题。

本发明通过合金成分的优化配比，特别是减少贵金属元素的添加以及合理的热处理工艺，以达到成本和材料性能的最优化。本发明生产的马氏体不锈钢盘条，制造成本低、表面质量优良，综合使用性能达到国家标准，符合用户使用要求；同时，能降低现有马氏体不锈钢盘条的退火能耗，减少二氧化碳排放，在保护环境的同时降低制造成本。本发明对于中高碳马氏体盘条(尤其是3Cr13、4Cr13、60Cr13Mo等)上尤为有效，大大提高了成材率，降低了表面缺陷发生率和制造成本。

为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案：