技术领域
[0001] 本
发明涉及一种深冲成型用无磁
不锈钢冷轧板及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着国民经济高速稳定的发展，我国已成为全球不锈钢生产增长最快和不锈钢消耗量最大的国家之一。不锈钢消费市场不断扩大，消费结构也已经发生了很大的变化，
电子、通讯、安全防护、
食品加工、
能源和
烟草行业等民用市场对不锈钢的需求量逐渐增大；节镍、无磁、高强度、高耐
腐蚀是近年来的研究热点。根据Fe-Cr-Ni
合金三元
相图，大部分铬镍奥氏体不锈钢自高温奥氏体状态骤冷到室温所获得的基体组织都是亚稳的，在经受冷
变形时，部分奥氏体会发生
马氏体
相变，这种马氏体转变是一种无扩散相变，即通过剪切机构由大规模、有规则的
原子排列的变化，在很短的时间内完成，奥氏体不锈钢中马氏体的生成对其
力学性能和冷成型性能产生重要的影响，同时增加
磁性，如无磁不锈钢冷轧板材，在
冲压成型制备成成品后，经磁性探测器检测后，经常会探测出不合格产品(有磁性)，马氏体是
铁磁性相，由应变生成马氏体是导致磁导率增加的主要原因，对于磁性要求严格的零部件，需要重新进行多道次的中间
退火处理以消除磁性，退火后产品的外观
颜色发生变化，无法满足客户需求，企业废品率增加。
[0003] 奥氏体不锈钢深冲成型过程中发生马氏体相变，相变的后果是磁导率增加，同时易发生延迟裂化。本发明主要针对这种现象，从化学成分着手，调整镍当量中
合金元素的配比，以提高奥氏体的组织
稳定性，通过细化晶粒度改善冷加工性能，再结合相平衡计算、塑性应变比、杯突值和用来衡量奥氏体冷加工硬化程度的Md30方程逐步优
化成分，改进制备工序，结合初始晶粒尺寸控制每道次的变形量、变形速率、道次间隔时间、变形
温度、
轧制道次等，进一步提高材料的深冲性能，从而降低马氏体转变
风险。
[0004] 本发明制备的无磁不锈钢冷轧板，具有优良的深冲性能、
耐腐蚀性能，经过冲压成型后保持稳定奥氏体组织，可用于电子、通讯、安全防护、食品加工等对磁性要求较高的领域。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是解决现有制备方法马氏体转变风险较高的技术问题。
[0006] 本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
[0007] 一种深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的化学成分百分含量为：C：0.12～0.15％，Mn：12.0％～12.5％，Cr：16.5～17.0％，Ni：4.5～5.0％，Cu：0.5～0.6％，Si：≤0.30％，S：≤
0.03％，P：≤0.06％，V：2.5～3.0％，稀土Ce:0.03～0.05％，余量为Fe。
[0008] 一种深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的制备方法，其特征为：采用电炉+AOD进行熔炼，经
连铸连轧技术制备成2.2～2.8mm的
热轧板。
[0009] 作为上述制备方法的改进，其特征在于2.2～2.8mm厚的热轧钢板经固溶处理、
酸洗去除
氧化皮后在四辊精
轧机组粗轧成1.55mm厚
钢带、在二十辊精轧机组分别精轧成0.40mm、0.25mm的冷轧带，冷轧板厚度特征为0.4mm、0.25mm。其中，0.4mm冷轧板需7个道次的冷轧，冷带中间
软化退火一次，加热温度1100℃，带速2m/min，采用
氨分解气(N2+H2)作为保护气氛，轧制道次及压下量控制工艺见表1；0.25mm冷轧板需10个道次的冷轧，冷带中间软化退火一次，加热温度1100℃，带速2m/min，采用氨分解气(N2+H2)作为保护气氛，轧制道次及压下量控制工艺见表2。
[0010] 表1 0.4mm冷轧板轧制道次及压下量
[0011]
[0012] 表2 0.25mm冷轧板轧制道次及压下量
[0013]
[0014] 作为制备方法的进一步改进，其冷轧板的
抗拉强度Rm、延伸率A、维氏硬度HV、板厚方向性系数(又称塑性应变比r)、极限胀形深度(杯突值IE)、晶粒度等级满足表3的特征指标。材料性能处于上述状态，在
拉深成形工序中，毛坯宽度方向易于变形，切向易于收缩不易起皱，有利
拉深成形。晶粒度等级在5～7之间，杯突值较高，冲压性能也较好，且不会发生亚稳态奥氏体发生相变诱导马氏体转变，深冲加工后无磁性。
[0015] 表3深冲成型用不锈钢冷轧板力学性能、塑性应变比、杯突值
[0016]
[0017]
[0018] (备注夹杂物等级：A硫化物类、B氧化
铝类、C
硅酸盐类、D类球状氧化物类)[0019] 目前我国生产的铬锰系列奥氏体不锈钢化学成分范围：C：0.055～0.093％，Mn：7.48％～10.46％，Cr：14.00～14.68％，Ni：0.98～1.25％，Cu：1.54～1.72％，N：0.05～
0.16％，Si：0.37～0.80％，S：0.005～0.023％，P：0.026～0.041％，余量为Fe。本发明在此
基础上，利用改进型Schaeffler不锈钢图和马氏体转变温度(Md30)进行分析和评估，图1、公式一。Md30值越小，奥氏体相越稳定，有利于材料均匀变形，可获得较大的变形量，减少产品开裂，同时调节钢的镍当量，提高
钒元素比例，以细化晶粒，适时适量的增加
铜元素，有利于提高深冲加工性能，提高成材率。
[0020] 在冷轧时钢中发生马氏体转变受钢的成分、变形温度、应变速率、应变量等变形参数共同影响，为避免冷轧过程中产生磁性，阻止发生马氏体转变，结合冷轧过程中的动态再结晶、本发明精确控制每道次的变形量、变形速率、道次间隔时间、变形温度、轧制道次等，使得材料在冷变形后不发生马氏体相变，提高产品合格率。
[0021] Md30＝497-462(C％+N％)-9.2Si％-8.1Mn％-13.7Cr％-2(Ni％+Cu％)-18.5Mo％-1.4(v-8.0)公式一其中：v是晶粒度级别。
附图说明
[0022] 图1是不锈钢的改进型Schaeffler图
[0023] 其中：Creq＝Cr％+1.5Mo％+1.75Nb％+0.75W+5.5Al％+5V％，
[0024] Nieq＝Ni％+25N％+0.5Mn％+30C％+0.3Cu％+Co％
[0025] 图2是0.4mm冷轧板晶粒度等级(6.5)
[0026] 图3是0.4mm冷轧板夹杂物等级(A0.0，B0.1，C0.0，D1.0)
[0027] 图4是0.25mm冷轧板晶粒度等级(7)
[0028] 图5是0.25mm冷轧板孪晶、位错和层错X50000
[0029] 图6是0.25mm冷轧板扫描电镜(SEM)组织
[0030] 图7是0.25mm冷轧板金相组织
[0031] 图8是0.25mm冷轧板元素元素半定量分析
具体实施方式
[0032] 以下结合附图
实施例对本发明做进一步描述
[0033] 实施例1：
[0034] 一种深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的制备方法，步骤为：
[0035] 深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的化学成分百分含量为C：0.123％，Mn：12.1％，Cr：16.48％，Ni：4.52％，Cu：0.46％，Si：0.33％，S：0.002％，P：0.022％，V：2.49％，稀土Ce:
0.03％，余量为Fe。
[0036] 按上述比例将原材料称量后采用电炉+AOD进行熔炼，经连铸连轧技术制备成2.2mm热轧板。经固溶处理、酸洗去除氧化皮后在四辊精轧机组粗轧成1.55mm厚钢带、在二十辊精轧机组经过7个道次冷轧，冷带中间软化退火一次，加热温度1100℃，带速2m/min，采用氨分解气(N2+H2)作为保护气氛，精轧成0.40mm的冷轧带，轧制道次、道次的变形量、压下量控制工艺见下表4。
[0037] 表4 0.4mm冷轧板轧制道次及压下量
[0038]
[0039] 采用上述制备工艺生产的冷轧板的抗拉强度Rm、延伸率A、维氏硬度HV、板厚方向性系数(又称塑性应变比r)、极限胀形深度(杯突值IE)见表5，材料组织为奥氏体组织，晶粒度等级为6.5级(图2)，基体中普遍存在大量的孪晶、层错和位错，而且存在大量交叉孪晶及层错。这是由于奥氏体组织滑移系较多，冷轧变形时比较容易滑移，出现位错，层错和孪晶。夹杂物等级：A硫化物类0.0、B氧化铝类0.1、C
硅酸盐类0.0、D类球状氧化物类1.0，说明通过化学成分设计，稀土与合金元素复合、精炼，使组织均匀、致密，晶粒得到细化，夹杂物数量降低，夹杂物类型减少，见图3。
[0040] 表5 0.4mm冷轧板力学性能、塑性应变比、杯突值
[0041]Rm/MPa A/％ HV r IE
734 55 200 1.11 13.2
[0042] 冷轧板经过卷取、酸洗
钝化、冲压成型后材料的磁导率ц为1.0013H/m。
[0043] 实施例2：
[0044] 一种深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的制备方法，步骤为：
[0045] 深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的化学成分百分含量为C：0.14％，Mn：12.29％，Cr：16.78％，Ni：4.79％，Cu：0.56％，Si：0.3％，S：0.002％，P：0.03％，V：2.81％，稀土Ce:
0.042％，余量为Fe。
[0046] 按上述比例将原材料称量后采用电炉+AOD进行熔炼，经连铸连轧技术制备成2.5mm热轧板。经固溶处理、酸洗去除氧化皮后在四辊精轧机组粗轧成1.55mm厚钢带、在二十辊精轧机组经过10个道次的冷轧，冷带中间软化退火一次，加热温度1100℃，带速2m/min，采用氨分解气(N2+H2)作为保护气氛，精轧成0.25mm冷轧带，轧制道次、道次的变形量、压下量控制工艺见表6。
[0047] 表6 0.25mm冷轧板轧制道次及压下量
[0048]
[0049] 采用上述制备工艺生产的冷轧板的抗拉强度Rm、延伸率A、维氏硬度HV、板厚方向性系数r、极限胀形深度(杯突值IE)见表7，材料组织为奥氏体组织，晶粒度等级为7级，图4；基体中普遍存在大量的孪晶、层错和位错，而且存在大量交叉孪晶及层错，图5。晶粒度越细小，杯突值较高，冲压性能越好。
[0050] 表7 0.25mm冷轧板力学性能、塑性应变比、杯突值
[0051]Rm/MPa A/％ HV r IE
779 64 190 1.08 13.54
[0052] 冷轧板经过卷取、酸洗钝化、冲压成型后材料的磁导率ц为1.0013H/m。
[0053] 实施例3：
[0054] 一种深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的制备方法，步骤为：
[0055] 深冲成型用无磁不锈钢冷轧板的化学成分百分含量为C：0.148％，Mn：12.52％，Cr：16.89％，Ni：4.92％，Cu：0.58％，Si：0.28％，S：0.002％，P：0.03％，V：2.98％，稀土Ce:0.052％，余量为Fe。
[0056] 按上述比例将原材料称量后采用电炉+AOD进行熔炼，经连铸连轧技术制备成2.8mm热轧板。经固溶处理、酸洗去除氧化皮后在四辊精轧机组粗轧成1.55mm厚钢带，在二十辊精轧机组经过10个道次的冷轧，冷带中间软化退火一次，加热温度1100℃，带速2m/min，采用氨分解气(N2+H2)作为保护气氛，精轧成0.25mm冷轧带，轧制道次、道次的变形量、压下量控制工艺见表8。
[0057] 表8 0.25mm冷轧板轧制道次及压下量
[0058]
[0059] 采用上述制备工艺生产的冷轧板的冷轧板的抗拉强度Rm、延伸率A、维氏硬度HV、板厚方向性系数(又称塑性应变比r)、极限胀形深度(杯突值IE)见表9，材料微观结构为典型奥氏体组织，伴有形变孪晶图6、7。
[0060] 表9 0.25mm冷轧板力学性能、塑性应变比、杯突值
[0061]Rm/MPa A/％ HV r IE
786 60 190 1.05 13.8
[0062] 采用EDS技术对0.25mm冷轧板主要元素进行半定量分析，同时对主要元素分布进行工作界面扫描分析，图8。随着冷变形量加大，C、Si、Cr、Mn、Ni、Cu、Fe主要元素分布均匀，未发生元素偏析扩散，奥氏体稳定化程度增加，材料在冷变形后不会发生马氏体相变，保证产品的磁性，提高产品合格率。
[0063] 冷轧板经过卷取、酸洗钝化、冲压成型后材料的磁导率ц为1.0013H/m。
