[发明专利]一种低成本高强度耐磨不锈钢及其生产方法

说明书

本发明提供了一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料及其生产方法，该不锈钢所含成分质量百分比为：C:0.02‑0.10，Si:0.2‑0.8，Mn:1.6‑2.5，Cr:11‑12，Ni:0.6‑1.0，Al:0.8‑1.2，其余为Fe和不可避免的杂质。该不锈钢材料经炼钢、连铸、热轧及退火、冷轧及退火、平整、卷取等工序制备得到，通过增加铝含量，控制碳含量和锰含量，降低铬、镍等贵金属的含量，降低了成本，提高了不锈钢的强度和耐磨性。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料及其生产方法。

背景技术

铁素体不锈钢由于仅含少量镍或不含镍，在镍资源越来越紧张的今天，正逐步替代奥氏体不锈钢，在汽车、家电等领域获得广泛应用，成为一种资源节约型的绿色环保不锈钢材料。12％Cr铁素体不锈钢是一种经济型不锈钢，与中高铬铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等钢种相比成本较低。铁素体不锈钢具有热膨胀系数小、导热性较好、耐Cl^-腐蚀性强以及优良的机械性能等特点，被广泛的应用在车辆、建筑和化工等领域。Cr含量为11～12％，在低铬铁素体不锈钢中是最低的具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能的合金钢，此类钢种可用于中等腐蚀条件同时伴有磨损存在的情况，已广泛地用作铁路运输、化工以及采掘等领域。但在苛刻的使用环境中，低铬铁素体不锈钢的强度和耐磨性还难以满足需求，也就无法降低使用成本。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种低成本高强度的耐磨不锈钢材料，通过增加铝含量，以及对其他元素的调整，进一步提高了现有低铬不锈钢的强度和耐磨性。

本发明的具体技术方案如下：

一种低成本高强度耐磨不锈钢材料，其特征在于：按重量百分比计，其化学成分包括：C:0.02-0.10，Si:0.2-0.8，Mn:1.6-2.5，Cr:11-12，Ni:0.6-1.0，Al:0.8-1.2，其余为Fe和不可避免杂质。

优选的，所述低成本高强度耐磨不锈钢材料的成分为：按重量百分比计C:0.05，Si:0.4，Mn:1.8，Cr:11.2，Ni:0.8，Al:1.0，其余为Fe和不可避免杂质。

本发明还提供一种低成本高强度耐磨不锈钢材料的生产方法，其特征在于：(1)炼钢：按上述合金成分冶炼得到合格钢水；(2)连铸：通过控制拉速，加强电磁搅拌，使钢水经结晶器连铸获得连铸坯，使连铸坯中等轴晶的比例不低于40％；(3)热轧及退火：将连铸坯加热到1050-1200℃，然后在850-1100℃下进行轧制，冷却、卷取得热轧板卷，然后在800-900℃下进行第一次退火，退火时间为3-8min；(4)冷轧及退火：冷轧的总压下率为60-80％，第二次退火温度为800-900℃，退火时间为1-3min，最后经平整卷取得到冷轧不锈钢板卷。

进一步，所述步骤(1)中的炼钢过程将氧含量脱至50ppm以下。

本发明中，成分组成的平衡非常重要，通过这样的成分组成的组合，能够得到强度和耐磨性能优异的铁素体系不锈钢。上述成分组成之一有所偏离时，也难以达到所需的强度和耐磨性。接下来，对本发明的铁素体系不锈钢的成分组成进行说明。

C是提高钢强度的有效元素，但如果含有C含量较高，C在铁素体中的溶解度很低，容易和Cr反应，在晶界上析出Cr₂₃C₆，使合金变脆，而且晶界因贫Cr而引起严重的晶界腐蚀，则韧性和成型性降低显著。如果铁素体不锈钢中的碳含量过高，还会造成脆性转变温度升高，裂纹缺口敏感性及晶间腐蚀敏感性大及焊后耐蚀性下降等。但一定的碳含量有利于保证钢铁材料的强度，同时有利于提高铸坯的等轴晶比例。本发明综合考虑了铁素体不锈钢的性能、工艺可行性和成本等方面因素，将碳含量控制在0.02-0.10％。