奥氏体不锈钢
阅读：88发布：2020-05-12
专利汇可以提供奥氏体不锈钢专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种奥氏体不锈 钢 ，其含有以下重量百分比的元素：Cr12％～14％，Mn 16％～18％，C 0.03％～0.15％，N 0.15％～0.35％，所述 不锈钢 的剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。所述不可避免的杂质为Si，P，S，Ni，其允许使用的重量百分比含量为：Si≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.03％，Ni≤0.35％。本发明奥氏体不锈钢具有优良的冷热加工塑性、拉伸性能好、拉伸后无 磁性 、耐 腐蚀 性良好，且价格又相对低廉。，下面是奥氏体不锈钢专利的具体信息内容。
1.一种奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的元素：Cr 12％～14％， Mn 16％～18％，C 0.03％～0.15％，N 0.15％～0.35％，所述不锈钢的剩余部分由Fe 和不可避免的杂质组成。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢，其特征在于含有以下重量百分比的元 素：Cr 12％～13.5％，Mn 16％～17.5％，C 0.03％～0.10％，N 0.15％～0.25％，所 述不锈钢的剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。
3.根据权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢，其特征在于所述不可避免的杂质 为Si，P，S，Ni，其允许使用的重量百分比含量为：Si≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.03 ％，Ni≤0.3
技术领域
背景技术
国标0Cr18Ni9(304)钢，作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性， 低温强度和机械性能。广泛应用于家庭用品，汽车配件，医疗器具，建材，化学、食品 工业，农业、船舶部件等，可制成各种形状规格的样件，如钢线，圆钢，方钢，锻件， 法兰等。但是，当前，国标0Cr18Ni9(304)钢仍存在以下几点不足：
1)0Cr18Ni9钢中镍含量较高，为8％～10％，而我国的镍资源匮乏，且近年来，镍 价格上涨较快，造成此牌号的不锈钢价格昂贵。
2)0Cr18Ni9钢在复杂形状或拉伸状态下变形抗力大，加工硬化率高，从材料到产品 成型，中间需穿插几次退火，造成生产效率低且能源耗费大。
3)0Cr18Ni9钢在制作薄壁零件时，经拉伸后有微磁性，不能使用于无磁要求的场合。
1)0Cr18Ni9钢中镍含量较高，为8％～10％，而我国的镍资源匮乏，且近年来，镍 价格上涨较快，造成此牌号的不锈钢价格昂贵。
2)0Cr18Ni9钢在复杂形状或拉伸状态下变形抗力大，加工硬化率高，从材料到产品 成型，中间需穿插几次退火，造成生产效率低且能源耗费大。
3)0Cr18Ni9钢在制作薄壁零件时，经拉伸后有微磁性，不能使用于无磁要求的场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优良的冷热加工塑性、拉伸性能好、拉 伸后无磁性、耐腐蚀性良好，且价格又相对低廉的奥氏体不锈钢。
本发明的技术方案是：该奥氏体不锈钢，其含有以下重量百分比的元素：Cr 12％～ 14％，Mn 16％～18％，C 0.03％～0.15％，N 0.15％～0.35％，所述不锈钢的剩余部分 由Fe和不可避免的杂质组成，即其余为Fe和不可避免的杂质。
作为优选，本发明的奥氏体不锈钢，其含有以下重量百分比的元素：Cr 12％～13.5 ％，Mn 16％～17.5％，C 0.03％～0.10％，N 0.15％～0.25％，所述不锈钢的剩余部分 由Fe和不可避免的杂质组成。
本发明的奥氏体不锈钢，其所述不可避免的杂质为Si，P，S，Ni，其允许使用的 重量百分比含量控制为：Si≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.03％，Ni≤0.35％。
本发明的奥氏体不锈钢是一种典型的铬、锰、氮奥氏体不锈钢。其各种主要成分比 例选择理由如下：
1)Cr：12％～14％。根据钢中含铬量达到Cr/Fe的n/8定律确定。当Cr＜12％， 则不锈钢耐腐蚀性大大降低；当Cr＞14％，则γ区缩小，α-Fe区扩大，热加工时晶 粒会急剧长大，使钢变脆，达不到后期冷拉伸效果。为了获得更满意的机械性能，Cr 的上限设定为13.5％。
2)Mn：16％～18％。Mn元素的作用是部分替代镍，节约贵重金属。Mn能扩大 γ区和稳定奥氏体，而且铬锰奥氏体不锈钢的热强性比铬镍奥氏体不锈钢高。同时高锰 钢能提高钢水的流动性，便于N的吸收，从而大大提高钢的机械性能。如果Mn＜16 ％，则γ区缩小，不利于奥氏体的形成和稳定，且钢的磁性会增加，塑性也会降低；反 之，Mn＞18％，更有助于σ相的形成，钢易出现脆化，机械性能降低。优选状态时， Mn含量上限为17.5％。
3)C：0.03％～0.15％。其作用是提高钢的强度和促进奥氏体的形成。如果C＞0.15 ％，碳化物的数量就会增多，而基体中铬含量减少，钢的耐腐蚀性就会降低；如果C ＜0.03％，钢的强度就会下降，冶炼成本也会增加。所以C的含量设定为0.03～0.15％ 的范围。为获得更明显的效果，C含量的上限优选取0.10％。
4)N：0.15～0.35％。N的作用也是部分替代镍(相当于30倍的镍当量)，同样节 约贵金属镍。N也是扩大γ区和稳定奥氏体的元素，又是固溶强化元素和碳化物强化元 素，所以能提高钢的强度和韧性，改善热加工性能，使部分铁素体转变为奥氏体，从而 提高焊接性能。N＜0.15％时，γ区缩小，不利于奥氏体的形成和稳定，则钢的强度和 韧性明显下降；N＞0.35％时，虽然奥氏体更稳定，但强度太高，增大拉伸系数，反而 不利于拉伸。优选N含量上限值为0.25％。
与现有0Cr18Ni9(304)钢相比，本发明的奥氏体不锈钢以经济性和适用性为目的， 含有较高组分的锰和氮元素，部分地替代镍，使合金的原料成本下降；基本保持原有 0Cr18Ni9(304)钢的耐蚀性，而且具有更好的机械性能和拉伸性能；拉伸后无磁性，可 满足无磁要求的场合；冷热加工性能良好，适用于各工业领域，尤其适合于制作筒形、 杯、盆、碟、纽扣等形状构件。
本发明的技术方案是：该奥氏体不锈钢，其含有以下重量百分比的元素：Cr 12％～ 14％，Mn 16％～18％，C 0.03％～0.15％，N 0.15％～0.35％，所述不锈钢的剩余部分 由Fe和不可避免的杂质组成，即其余为Fe和不可避免的杂质。
作为优选，本发明的奥氏体不锈钢，其含有以下重量百分比的元素：Cr 12％～13.5 ％，Mn 16％～17.5％，C 0.03％～0.10％，N 0.15％～0.25％，所述不锈钢的剩余部分 由Fe和不可避免的杂质组成。
本发明的奥氏体不锈钢，其所述不可避免的杂质为Si，P，S，Ni，其允许使用的 重量百分比含量控制为：Si≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.03％，Ni≤0.35％。
本发明的奥氏体不锈钢是一种典型的铬、锰、氮奥氏体不锈钢。其各种主要成分比 例选择理由如下：
1)Cr：12％～14％。根据钢中含铬量达到Cr/Fe的n/8定律确定。当Cr＜12％， 则不锈钢耐腐蚀性大大降低；当Cr＞14％，则γ区缩小，α-Fe区扩大，热加工时晶 粒会急剧长大，使钢变脆，达不到后期冷拉伸效果。为了获得更满意的机械性能，Cr 的上限设定为13.5％。
2)Mn：16％～18％。Mn元素的作用是部分替代镍，节约贵重金属。Mn能扩大 γ区和稳定奥氏体，而且铬锰奥氏体不锈钢的热强性比铬镍奥氏体不锈钢高。同时高锰 钢能提高钢水的流动性，便于N的吸收，从而大大提高钢的机械性能。如果Mn＜16 ％，则γ区缩小，不利于奥氏体的形成和稳定，且钢的磁性会增加，塑性也会降低；反 之，Mn＞18％，更有助于σ相的形成，钢易出现脆化，机械性能降低。优选状态时， Mn含量上限为17.5％。
3)C：0.03％～0.15％。其作用是提高钢的强度和促进奥氏体的形成。如果C＞0.15 ％，碳化物的数量就会增多，而基体中铬含量减少，钢的耐腐蚀性就会降低；如果C ＜0.03％，钢的强度就会下降，冶炼成本也会增加。所以C的含量设定为0.03～0.15％ 的范围。为获得更明显的效果，C含量的上限优选取0.10％。
4)N：0.15～0.35％。N的作用也是部分替代镍(相当于30倍的镍当量)，同样节 约贵金属镍。N也是扩大γ区和稳定奥氏体的元素，又是固溶强化元素和碳化物强化元 素，所以能提高钢的强度和韧性，改善热加工性能，使部分铁素体转变为奥氏体，从而 提高焊接性能。N＜0.15％时，γ区缩小，不利于奥氏体的形成和稳定，则钢的强度和 韧性明显下降；N＞0.35％时，虽然奥氏体更稳定，但强度太高，增大拉伸系数，反而 不利于拉伸。优选N含量上限值为0.25％。
与现有0Cr18Ni9(304)钢相比，本发明的奥氏体不锈钢以经济性和适用性为目的， 含有较高组分的锰和氮元素，部分地替代镍，使合金的原料成本下降；基本保持原有 0Cr18Ni9(304)钢的耐蚀性，而且具有更好的机械性能和拉伸性能；拉伸后无磁性，可 满足无磁要求的场合；冷热加工性能良好，适用于各工业领域，尤其适合于制作筒形、 杯、盆、碟、纽扣等形状构件。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例不锈钢合金样品制备方法为：配料采用08F废钢，微碳铬铁(C：0.1 ％、Cr：60％)，电解金属锰(Mn：99.9％)，氮化电解金属锰(Mn：90％、N：6％)。 除氮化电解锰外，全部加入中频炉冶炼。
当钢液全部熔化，温度达到1570℃时，扒尽氧化渣，加入石灰、萤石造渣，当渣 全部成熔融状态，流动性良好时，用硅钙粉(Si：55％、Ca：32％)扩散脱氧12批， 取炉前试样进行光谱分析。根据分析结果，调整合金成分，加入氮化电解金属锰，再用 硅钙粉扩散脱氧8批，精练10分钟。加入硅钙块沉淀脱氧，最后加入纯铝粉(Al：99.9 ％)终脱氧，充分搅拌，取成品试样，调整温度至1595℃出炉。钢水倒入钢包后，加 保温剂隔热保温，底吹氩气3分钟浇注成型。
钢锭热轧工艺：进炉温度≤600℃，加热温度≤1200℃，加热时间4小时30分钟， 开轧温度≤1180℃，终轧温度≥800℃，轧成2.5mm×425mm卷带。
将热轧钢带退火处理、酸洗、表面砂磨、冷轧成1.1mm×425mm卷带，再将卷带 退火处理，冷轧成各种厚度卷带，再作最后一次光亮退火，根据需要最后加工成不同规 格的成品。
本发明的奥氏体不锈钢各实施例的具体成分含量及机械性能列于表1。
表1、本发明不锈钢合金成分及性能比较
实 施 例 成分 性能 C Cr Mn Ni N P S Si Fe 延伸 率％ 抗拉强 度Mpa 硬度 Hv 1 0.086 13.39 16.42 0.263 0.337 0.023 0.01 0.64 余量 43 895 243 2 0.074 13.14 18.00 0.242 0.276 0.029 0.0093 0.71 余量 45 855 205 3 0.072 13.12 18.00 0.203 0.276 0.030 0.014 0.66 余量 51.5 870 220 4 0.068 13.43 17.38 0.232 0.221 0.023 0.011 0.67 余量 44 801 245 5 0.057 13.40 17.49 0.178 0.209 0.022 0.013 0.72 余量 42 896 268 6 0.068 13.52 17.45 0.183 0.189 0.019 0.010 0.74 余量 50 786 220 7 0.091 13.30 17.51 0.184 0.217 0.021 0.0099 1.0 余量 51 789 210 8 0.058 13.18 17.49 0.165 0.258 0.019 0.012 0.64 余量 51 793 232 9 0.064 13.50 17.46 0.243 0.22 0.021 0.0088 0.65 余量 49 802 221 10 0.086 13.27 17.31 0.249 0.172 0.023 0.019 0.88 余量 48 825 230
从表1可以看到：不同的不锈钢合金成分造成材料内部组织不同，从而引起延伸率、 抗拉强度和硬度的变化。作为对比，我们同时列出了0Cr18Ni9(304)牌号钢的机械性 能数值：延伸率40％；抗拉强度520Mpa；硬度187Hv。
本发明不锈钢合金，相对于国标0Cr18Ni9(304)牌号钢，不但强度高，而且塑性 也很好。拉伸时，本发明不锈钢合金一次拉伸深径比(深度与直径比)达到2.5以上， 超过0Cr18Ni9钢的0.4，由此带来的好处是既可减少产品拉伸过程的中间退火道次，缩 短生产周期，提高生产率，又节约能源。
还对本发明不锈钢和国标0Cr18Ni9(304)牌号不锈钢的导磁性进行了对比，发现， 0Cr18Ni9钢在制作薄壁零件时，经拉伸后有微磁性，而本发明不锈钢没有磁性，可满足 无磁要求的场合。
另外，采用实验设备：YWX/Q-750型盐雾腐蚀实验箱对本发明不锈钢和国标 0Cr18Ni9(304)牌号不锈钢做了盐雾试验，对它们的耐腐蚀性能进行比较：用5％NaCl 溶液周期间隔1小时对试样喷雾47小时，实验温度37℃。试验结果发现：Cr18Ni9未 生锈；本发明奥氏体不锈钢有少量锈斑，耐腐蚀性稍差，但比牌号430(0Cr17)钢略 好，而且从已经实际应用中的钢带反馈表明，未有生锈现象，说明本发明奥氏体不锈钢 实际使用中的耐腐蚀性较好。
综上，本发明奥氏体不锈钢对比国标0Cr18Ni9(304)的显著特点是：锰部分取代 镍，价格便宜；拉伸性能好，对比国标0Cr18Ni9钢在拉深过程中退火次数少，甚至不 需退火处理；拉伸后无磁性，可满足无磁要求的场合。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要 求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
本发明实施例不锈钢合金样品制备方法为：配料采用08F废钢，微碳铬铁(C：0.1 ％、Cr：60％)，电解金属锰(Mn：99.9％)，氮化电解金属锰(Mn：90％、N：6％)。 除氮化电解锰外，全部加入中频炉冶炼。
当钢液全部熔化，温度达到1570℃时，扒尽氧化渣，加入石灰、萤石造渣，当渣 全部成熔融状态，流动性良好时，用硅钙粉(Si：55％、Ca：32％)扩散脱氧12批， 取炉前试样进行光谱分析。根据分析结果，调整合金成分，加入氮化电解金属锰，再用 硅钙粉扩散脱氧8批，精练10分钟。加入硅钙块沉淀脱氧，最后加入纯铝粉(Al：99.9 ％)终脱氧，充分搅拌，取成品试样，调整温度至1595℃出炉。钢水倒入钢包后，加 保温剂隔热保温，底吹氩气3分钟浇注成型。
钢锭热轧工艺：进炉温度≤600℃，加热温度≤1200℃，加热时间4小时30分钟， 开轧温度≤1180℃，终轧温度≥800℃，轧成2.5mm×425mm卷带。
将热轧钢带退火处理、酸洗、表面砂磨、冷轧成1.1mm×425mm卷带，再将卷带 退火处理，冷轧成各种厚度卷带，再作最后一次光亮退火，根据需要最后加工成不同规 格的成品。
本发明的奥氏体不锈钢各实施例的具体成分含量及机械性能列于表1。
表1、本发明不锈钢合金成分及性能比较
实 施 例 成分 性能 C Cr Mn Ni N P S Si Fe 延伸 率％ 抗拉强 度Mpa 硬度 Hv 1 0.086 13.39 16.42 0.263 0.337 0.023 0.01 0.64 余量 43 895 243 2 0.074 13.14 18.00 0.242 0.276 0.029 0.0093 0.71 余量 45 855 205 3 0.072 13.12 18.00 0.203 0.276 0.030 0.014 0.66 余量 51.5 870 220 4 0.068 13.43 17.38 0.232 0.221 0.023 0.011 0.67 余量 44 801 245 5 0.057 13.40 17.49 0.178 0.209 0.022 0.013 0.72 余量 42 896 268 6 0.068 13.52 17.45 0.183 0.189 0.019 0.010 0.74 余量 50 786 220 7 0.091 13.30 17.51 0.184 0.217 0.021 0.0099 1.0 余量 51 789 210 8 0.058 13.18 17.49 0.165 0.258 0.019 0.012 0.64 余量 51 793 232 9 0.064 13.50 17.46 0.243 0.22 0.021 0.0088 0.65 余量 49 802 221 10 0.086 13.27 17.31 0.249 0.172 0.023 0.019 0.88 余量 48 825 230
从表1可以看到：不同的不锈钢合金成分造成材料内部组织不同，从而引起延伸率、 抗拉强度和硬度的变化。作为对比，我们同时列出了0Cr18Ni9(304)牌号钢的机械性 能数值：延伸率40％；抗拉强度520Mpa；硬度187Hv。
本发明不锈钢合金，相对于国标0Cr18Ni9(304)牌号钢，不但强度高，而且塑性 也很好。拉伸时，本发明不锈钢合金一次拉伸深径比(深度与直径比)达到2.5以上， 超过0Cr18Ni9钢的0.4，由此带来的好处是既可减少产品拉伸过程的中间退火道次，缩 短生产周期，提高生产率，又节约能源。
还对本发明不锈钢和国标0Cr18Ni9(304)牌号不锈钢的导磁性进行了对比，发现， 0Cr18Ni9钢在制作薄壁零件时，经拉伸后有微磁性，而本发明不锈钢没有磁性，可满足 无磁要求的场合。
另外，采用实验设备：YWX/Q-750型盐雾腐蚀实验箱对本发明不锈钢和国标 0Cr18Ni9(304)牌号不锈钢做了盐雾试验，对它们的耐腐蚀性能进行比较：用5％NaCl 溶液周期间隔1小时对试样喷雾47小时，实验温度37℃。试验结果发现：Cr18Ni9未 生锈；本发明奥氏体不锈钢有少量锈斑，耐腐蚀性稍差，但比牌号430(0Cr17)钢略 好，而且从已经实际应用中的钢带反馈表明，未有生锈现象，说明本发明奥氏体不锈钢 实际使用中的耐腐蚀性较好。
综上，本发明奥氏体不锈钢对比国标0Cr18Ni9(304)的显著特点是：锰部分取代 镍，价格便宜；拉伸性能好，对比国标0Cr18Ni9钢在拉深过程中退火次数少，甚至不 需退火处理；拉伸后无磁性，可满足无磁要求的场合。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要 求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
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