[发明专利]一种含Cr、N型高锰奥氏体钢板及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料领域，特别涉及一种高锰奥氏体钢板，具体地说，是一种含Cr和N元素、低成本并具有一定耐蚀性能的高锰奥氏体钢板及制备方法。

背景技术

不锈钢是当今必不可少的、消耗量极大的传统金属材料，被广泛应用于国民经济建设和人民生活的各个领域。为了获得良好的耐腐蚀和抗氧化性能，Ni和Cr常被用作不锈钢中的合金添加元素，并且其含量很高。然而，就世界范围来说，Ni和Cr同属资源短缺型、价格昂贵的战略金属元素；尤其是，我国属于贫镍铬国家之一，镍铬蕴藏量很少，原料还主要依靠进口，这种现状严重地束缚了我国不锈钢生产的发展。

为了节约Ni和Cr，特别是Ni，早在二战期间，德、英、美等国的研究人员即在Ni-Cr不锈钢中开展了以Mn代Ni、以Al代Cr的研究工作。自20世纪60年代开始，节镍铬以及无镍铬耐热钢的研制开发也一直是我国冶金和材料工作者的攻关目标之一。近些年，我国一些高等院校和冶金企业的科技人员，在节镍铁素体不锈钢、高氮不锈钢等的研究中也开展了大量的工作，并取得了一定的进展。但是，这些不锈钢中仍然有较高含量的Cr。无疑，如何利用其它资源丰富的合金元素，取代或者大部分取代不锈钢中的Ni和Cr，节约资源，降低成本，以制取经济型无镍铬不锈钢或无镍低铬不锈钢，是一项有着深远意义的战略性研究课题。

按照以Mn代Ni和以Al代Cr的研究与设计思路，研究人员很早就注意到Fe-Mn-Al-C系奥氏体型合金具有替代或者部分替代奥氏体不锈钢的潜力。然而，研究发现，虽然这类奥氏体型Fe-Mn-Al-C合金的抗氧化能力较强，但所面临的问题是抗耐蚀性较差。

发明内容

本发明针对上述问题的不足，提出一种含Cr、N元素且成本较低具有耐蚀性能的高锰奥氏体钢板及制备方法。本发明通过适当的合金元素设计和轧制及热处理方法，满足这类钢的力学性能要求，同时兼具一定的抗氧化性及耐腐蚀性，这将有效地拓宽高锰奥氏体钢的应用范围。本发明提供的含Cr、N型低成本高锰奥氏体钢板，可以应用于耐蚀性要求不是特别高的场合，例如门窗把手、楼梯护栏、围栏，以及非沿海地区的建筑辅助材料、家具装饰等。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：

一种含Cr、N型高锰奥氏体钢板，该钢板化学成分按重量百分比为：C0.28-0.32％；Mn24.8-25.2％；Cr2.8-3.2％；Al2.8-3.2％；N0.02-0.20％；P≤0.015％；S≤0.005％；余量为Fe；其组织为奥氏体。

本发明中含Cr、N型的高锰奥氏体钢板，室温下的规定非比例延伸强度Rp_0.2≥233MPa，抗拉强度Rm≥502MPa，断后伸长率A≥33.2％；在600-950℃的温度范围内进行8h氧化，增重≤0.064mg/mm²；室温下自腐蚀电位-0.54V，腐蚀电流密度1.54×10^-5A/cm²。

优选的：所述钢板化学成分按重量百分比为：C0.3％；Mn25％；Cr3％；Al3％；N0.11％；P0.007％；S0.002％。

一种含Cr、N型高锰奥氏体钢板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按设定的化学成分冶炼钢水并铸成锭，设定的化学成分按重量百分比为：C0.28-0.32％；Mn24.8-25.2％；Cr2.8-3.2％；Al2.8-3.2％；N0.02-0.20％；P≤0.015％；S≤0.005％；余量为Fe；

步骤2，将铸锭加热至1150-1250℃，保温1.8-2.2h，锻成板坯；加热至1150-1200℃，保温0.8-1.2h，进行4道次轧制，开轧温度1100-1050℃，终轧温度1000℃以上；首道次压下率25-27％，第2道次压下率38-39％，第3道次压下率37-38％，第4道次压下率39.5-40.5％；

步骤3，将热轧板在,1050-1150℃保温0.8-1.2h，进行均匀化处理后，然后进行冷轧，冷轧总压下率﹥80％，轧至0.8-1.2mm厚；

步骤4，将冷轧后的薄板进行固溶处理，得到最终板材。

优选的：所述步骤3，将热轧板在1100℃保温1h，进行均匀化处理后，进行冷轧，冷轧总压下率﹥80％，轧至1mm厚。

优选的：所述步骤2中进行4道次轧制时，首道次压下率25.7％，第2道次压下率38.5％，第3道次压下率37.5％，第4道次压下率40％。