[发明专利]具有优良成型性的铁素体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢冶炼领域，特别涉及一种具有优良成型性的铁素体不锈钢及其制造方法。

背景技术

铁素体不锈钢是铬系不锈钢，其室温组织为铁素体，主要用于制造耐用装饰品、家电和厨卫制品等。与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢具有成本低(因为不加镍或加入很少的镍等)、耐蚀性好等优点，但其成型性较奥氏体差。为了提高铁素体不锈钢的成型性，通过降低钢中的碳氮含量，同时加入一些合金元素如钛和铌来固定碳氮可以大大提高钢板的成型性和耐蚀性，超纯铁素体不锈钢的适用范围相对于普通的铁素体来说更大，完全可以替代部分奥氏体不锈钢。因此，人们针对钛铌等合金化稳定的超纯铁素体不锈钢做了不少研究工作，并已经申报了一些专利。

新日铁公司中国专利申请号CN97190205.4公开了一种低铬(10.0～12.5Cr)超纯铁素体不锈钢，依靠钛铌双稳定元素与碳、氮形成化合物，防止形成Cr₂₃C₆。专利CN02804641.2、JP10121205和CN98801478.5中在加钛的基础上分别采用加钒和钼的方法。在日本专利JP2003138347中，不仅加镍而且加入较高含量的钛铌。日新制钢的专利CN200410046247.3中加入的铌量很高(0.10～0.50％)，还加入钛等其它合金。

新日铁专利的低铬超纯铁素体不锈钢由于含铬低耐蚀性较差，适用的场合有很大的局限性。在不锈钢中为了提高耐蚀性加钼是十分常见的，但钼是贵重合金元素，加钼会显著地提高钢的成本，如果不是必需的话，在钢中尽量地的少加或不加。加钒的主要目的同加钛和铌一样就是为了固定钢中的碳、氮原子，钛和铌是强碳、氮化物的形成元素，但加铌显著提高了钢的再结晶温度，钒虽然既可以和碳又可以和氮形成化合物，但不如钛和铌的效果强。加铌量如果太高，钢的再结晶温度提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良成型性的铁素体不锈钢及其制造方法，通过对成分和工艺的改进，制造出具有优良的成型性和耐蚀性的铁素体不锈钢板。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

具有优良成型性的铁素体不锈钢，其成分质量百分比为：C≤0.015，Si≤1.0，Mn≤1.0，P≤0.050，S≤0.01，Al≤0.3，Cr＝15～23，N＝0.005～0.015，Ti＝0.05～0.30且Ti/(4C+3.43N)＝2～5，Nb＝0.005～0.10，余量为Fe和为不可避免的杂质。

碳：不高于0.015％。一般地，随着含碳量提高，钢的强度上升，成型性下降。碳可能与铬反应形成Cr₂₃C₆和Cr₇C₃，而且碳含量越高碳与铬形成铬的碳化物的可能性也越大，铬的碳化物的形成会在钢中形成贫铬区，使钢的耐蚀性大大下降。避免形成这些化合物，要尽量降低钢中的碳，同时还依赖加钛和铌等强碳化物形成元素。钛和铌的加入使碳优先和钛、铌形成化合物，避免与铬形成化合物。因此，钛和铌的加入量与钢中的碳含量有关，碳含量越高，需加入的钛和铌量也越高，但是当碳、钛和铌的含量提高时，钛和铌的碳化物形成温度也相应提高，这样形成的化合物颗粒变得粗大，不仅提高合金成本而且形成的粗大颗粒会损害钢板的成型性。

氮：氮和碳一样也是一种间隙原子具有固溶强化作用，氮也是一种有益的元素。当钢中加入强氮化物形成元素如钛和铌时很容易形成钛和铌的化合物。为了完全固定氮，通常要加入过量的钛和铌等合金元素，氮含量越高需要的钛和铌也越高。但是，一方面会提高合金成本，另一方面当氮和合金元素含量提高时，氮与钛和铌形成的化合物的温度提高，形成的颗粒也会更加粗大，因此会损害钢的延展性。

钛：它是强碳、氮化合物的形成元素，过量的钛能够完全固定碳、氮原子，有利于提高成型性和耐蚀性。根据化学当量计算，理论上要固定碳和氮所需要的钛量等于4C+3.43N，实际上通常要添加过量的钛才能完全固定碳和氮。因此，当Ti＝0.05～0.30％且Ti/(4C+3.43N)＝2～5时，完全满足了固定碳和氮的要求。如果加钛量超过这个范围时，过高的钛不仅提高了生产成本而且会损害钢板的表面质量，含钛超过0.30％的钢在生产上难度较大。