[发明专利]一种奥氏体不锈钢及其钢丝制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢及其钢丝制造方法，更具体地说本 发明涉及一种弹簧用奥氏体不锈钢及其钢丝制造方法。

背景技术

随着我国现代化的飞速发展，尤其是加入世贸组织后，国内外不 锈钢需求量急剧增长，在航空仪表、计算机电脑、机器零部件、汽车 用配件、建筑等行业所用的碳素钢弹簧元件很大部分已被不锈钢弹簧 所取代。

另外随着高速化、自动化弹簧制造机器的发展，每分钟可制造 200-400个弹簧元件，因此对弹簧用不锈钢提出更加严格的技术要求， 不但要求耐腐蚀，而且要求高强度、耐疲劳，特别是高温强度要高， 500℃时，直径d＝2.0mm，抗拉强度σ_b≥900Mpa，同时要求钢丝成簧 率大于98％。

Ni是奥氏体钢中重要元素，它是形成奥氏体的首选元素。Ni对 不锈钢的贡献是多方面，除能形成稳定奥氏体外，由于不锈钢Cr-Ni 共存，可促进不锈钢纯化膜稳定性，可显著提高不锈钢塑、韧性，可 降低不锈钢的脆性转变温度，具有抗低温和抗磁性及对冷变形和焊接 性有利等。目前国外大量使用Ni-Cr奥氏体不锈钢制造弹簧钢丝，如 302(1Cr18Ni9)、304(oCr19Ni10)、321(1Cr18Ni9Ti)等牌号。但 是，镍金属是稀缺且价格昂贵的材料，全世界的镍产量中约有60％ 用于生产不锈钢，不锈钢的成本和售价往往随着镍价的涨跌而波动， 近年来镍价波动特别大，严重影响不锈钢的生产与销售，因此，近年 来国内外冶金专家在不断地研究与开发节Ni的奥氏体不锈钢新牌 号。

发明内容

本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢，其镍含量低，耐疲劳抗 拉强度高，特别适合用于弹簧的制造。

本发明的另一个目的是提供一种上述奥氏体钢的钢丝工艺制造 方法，使钢丝综合性能指标完全满足弹簧制造条件。

本发明的弹簧用新型奥氏体不锈钢，按重量百分比其组成为：C 0.06％～0.10％，Si≤1.00％，Mn 3.0％～5.0％，P≤0.04％，S≤0.03％， Cr 18.0％～19.0％，Ni 7.0％～8.0％，Nb 0.08％～0.12％，N 0.15％～0.25％， 余量为Fe。将该不锈钢命名为1Cr₁₉Ni₈Mn₄N_bN。

优选奥氏体不锈钢，按重量百分比其组成为：C 0.06％～0.08％， Si≤1.00％，Mn 3.5％～4.5％，P＜0.02％，S≤0.005％，Ni 7.5％～8.0％， Nb 0.09％～0.11％，N 0.17％～0.22％，余量为铁。

本发明的目的是通过控制C含量、提高Mn含量降低Ni含量， 并添加Nb和N实现的。

奥氏体不锈钢中一般不采用C作为形成奥氏体的元素，因为随 着钢中C含量的增加，钢的塑、韧性、耐蚀性、冷成型性、焊接性 等显著降低，但是作为弹簧用不锈钢，C含量过低，硬化系数会随之 下降，抗拉强度就会降低，同时疲劳寿命也会降低，因此一定要适当 控制C含量范围，本发明把C含量在0.06％～0.10％是比较理想的。

Mn是较理想的替代Ni的元素，用2％Mn是可以替代1％Ni元 素形成奥氏体的，所以本发明中，与304牌号不锈钢相比，提高2％Mn 降低1％Ni，确定Ni 7.0％～8.0％，Mn 3.0％～5.0％是合理的。

近年来N元素在不锈钢中被大量采用，因为通过固溶强化N可 显著提高钢的强度，同时使钢的塑韧性良好，另外钢中含有足够量铬 元素，N可提高钢纯化能力，能提高奥氏体不锈钢耐蚀性。目前国外 含N不锈钢最高含N量可达0.60％，一般含N量超过0.30％时，需 采用特殊加入方法，操作比较困难，因此本发明含N量确定为0.15％ ～0.25％是比较合适的。

铌作为不锈钢中强烈形成碳、氮化合物的稳定元素，主要用于防 止钢中Cr与C结合形成铬碳化物导致铬浓度降低而使耐蚀性下降， 特别是引起晶间腐蚀。Nb在钢中还有固定碳的作用，可以提高钢的 强度，尤其是对高温强度贡献较大。但是NbN对钢的热塑性不利， 所以把Nb含量控制在0.08％～0.12％范围内是合适的。

以下是本发明奥氏体不锈钢与304不锈钢的比较：

(1)化学成分(重量比％)