[发明专利]一种铁素体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铁素体不锈钢及其制备方法，铁素体不锈钢的化学成分按重量百分比含量包括：C0.01～0.1％，Si0.1～1.0％，Mn0.1～1.0％，Cr16.0％～23.0％，Ni0.5％～2.0％，N≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。其制备方法依次包括以下工序：红土镍矿烧结、高炉冶炼低镍铁水、AOD转炉冶炼、LF精炼炉精炼、连铸、热轧和热处理；其中，该铁素体不锈钢以低品位红土镍矿为铁、镍来源，将连铸工序得到的连铸坯经热轧后，在铁素体区或铁素体奥氏体双相区温度区间进行热处理。该铁素体不锈钢的金相组织是铁素体基体中析出有马氏体第二相，达到细晶强化、相变强化和弥散强化效果。

技术领域

本发明涉及一种高强度铁素体不锈钢制备的技术，属于不锈钢技术领域。

背景技术

不锈钢现有品种包括200系奥氏体不锈钢、300系奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢。这些不锈钢中的铁素体不锈钢和300系奥氏体不锈钢由于其强度较低，一般只用于制作器皿、面板。在用作结构材料时，由于其强度较低，只能加大用量，使成本大幅度增加。双相不锈钢有良好的综合性能，但热处理工艺难度较大，且成本过高，是300系奥氏体不锈钢的2倍左右，使其应用受到限制。200系奥氏体不锈钢由于价格低廉得到广泛应用，但由于耐蚀性较差，不能满足成为不锈结构材料的要求。

06Cr19Ni10不锈钢是一种典型的300系奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C:0.07％，Si:0.75％，Mn:2.0％，Cr:17.5％～19.5％，Ni:8.0％～10.5％，N: 0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质，然而该奥氏体不锈钢存在屈服强度不高的问题。

12Cr14Mn10Ni2N不锈钢是一种典型的200系奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C:0.15％，Si:0.75％，Mn:8.0％～11.5％，Cr:13.0％～15.0％，Ni: 1.0％～2.0％，N:0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质，然而该奥氏体不锈钢存在耐蚀性不高的问题。

10Cr17不锈钢是一种典型的铁素体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C:0.12％，Si:1.0％，Mn:1.0％，Cr:16.0％～18.0％，Ni:0.75％，其余为Fe和不可避免的杂质，然而该奥氏体不锈钢存在屈服强度和抗拉强度均不高的问题。

06Cr13不锈钢是一种典型的马氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：C:0.08％，Si:1.0％，Mn:1.0％，Cr:11.5％～13.5％，Ni:0.60％，其余为Fe和不可避免的杂质，然而该马氏体不锈钢存在耐蚀性、焊接性和塑性不高的问题。

022Cr23Ni5Mo3N不锈钢是一种典型的双相不锈钢，其化学成分重量百分比为：C:0.03％，Si:1.0％，Mn:2.0％，Cr:22.0％～23.0％，Ni:4.5％～6.5％，Mo: 3.0％～3.5％，N:0.14％～0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质，然而该双相不锈钢存在生产难度和制造成本过高的问题。

铁素体不锈钢兼具较好的耐蚀性和焊接性等优点于一体，且可有效节约Ni、Mn等贵重元素，是不锈钢类别，对构建资源节约型社会和发展循环经济具有显著的促进作用。因此，针对当今对钢结构材料的长寿命、高强度、易焊接、可接受成本的要求不断增加，开发高强度铁素体不锈钢是不锈钢技术领域创造发明的主攻方向之一。

镍在铁素体不锈钢中是奥氏体形成元素，奥氏体冷却至临界温度以下，在热力学上处于不稳定状态，冷却时要发生分解转变。通过镍、碳、氮含量及热处理制度的精确控制，获得不同含量及形态的马氏体组织，以实现不同的力学性能，满足不同客户的个性化需求。