[发明专利]耐腐蚀奥氏体钢

说明书

本发明涉及一种耐腐蚀奥氏体钢及其生产方法以及这种钢的用途。

奥氏体钢的强度尤其通过碳和氮元素的间隙式固溶原子提高。为了将挥发 性元素氮溶解于熔体之中，通常添加合金元素铬和锰。单用铬有助于铁素体形 成，而用锰则可通过所谓的固溶退火获得可通过淬火至室温而稳定化的奥氏体 组织。

奥氏体钢类是所谓TWIP钢(Twinning Induced Plasticity，孪晶诱导塑 性)，其中，在塑性变形过程中发生孪晶集中形成。该过程通常在很小的负荷作 用下就会发生，并且能增强钢的强度，使其断裂伸长率超过60％。这些特性使 得这种钢出色地适合用来生产汽车工业领域的薄板，尤其是用于和事故相关的 车身区域的薄板。TWIP钢通常具有约为0.02～0.5质量％的碳含量，作为合金 元素使用含量为20～30质量％的锰，在某些TWIP钢中还使用含量分别为最多 3质量％的铝和硅。

EP 0 889 144公开了一种所谓轻型结构钢的TWIP钢，其显示最大1100MPa 的抗拉强度，含有1～6质量％的硅，1～8质量％的铝，其中铝和硅的总量不大 于12质量％，以及10～30质量％的锰。所公开的钢的特征在于，最高400MPa 的屈服应力，以及最大70％均匀伸长率和最大90％的断裂伸长率。该专利公开中 的钢的缺点是耐腐蚀性低。

DE 101公开了一种高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，可在大约1巴正 常大气压力下进行熔炼，并除了铁以外，还含有12～15质量％的铬、17～21 质量％的锰、＜0.7质量％的硅、总计0.4～0.7质量％的碳和氮，和总计＜1.0 质量％的其它制备引起的元素，其中碳含量和氮含量之比在0.6～1.0之间。 所公开的这种钢不显示TWIP效应，并且可以在强烈变形时形成马氏体，这主 要表现为机械伸长率比较小。

WO2006/025412公开了一种耐腐蚀TWIP钢，其含有铁、铝、硅、锰、铬 和镍作为主要元素。所获得的钢显示高于50％的均匀伸长率值，抗拉强度介于 600～800MPa之间。机械特性可以与EP 0 889 144所公开的基于铁、铝、硅 和锰的钢相媲美，但是镍的添加提高生产成本，并且缺少间隙式固溶原子会导 致强度较低。WO2006/027091公开了另一种含有碳和氮作为合金元素的奥氏体 钢，所述的这种钢除了含有量分别为16～21质量％的合金金属铬和锰之外，还 含有量为0.5～2.0％的钼以及总计量为0.8～1.1质量％的碳和氮，且碳和氮 的比例为0.5～1.1。所公开的这种钢显示了机械强度、可锻性、耐磨性和耐腐 蚀性，并且没有铁磁性。但缺点是，在这些合金在生产过程中凝固时出现初生 铁素体形成，从而可能导致氮在熔炼和/或者焊接过程中逸出。

本发明的任务基于，提供一种可焊接的耐腐蚀奥氏体钢，其不仅具有很高 的屈服极限，而且也具有很高的抗拉强度以及90％以上的断裂伸长率，同时还 具有耐腐蚀性。

本发明的主题是一种耐腐蚀奥氏体钢，除了含有铁之外，还含有(分别基 于100质量％)：

20～32％锰，

10～15％铬，总计为0.5～1.3％的碳和氮，其中碳与氮之比为0.5～1.5，

以及熔炼引起的杂质。

本发明所述的奥氏体钢显示TWIP特性(TWIP＝孪晶诱导塑性)以及良好 的耐腐蚀性。这种TWIP钢的主要特性是可以通过孪晶界的形成获得塑性与良 好的耐腐蚀性，即在变形时在其微结构中形成大量孪晶界的钢由此被显著而且 均匀地强化，在拉伸试验过程中具有很高的机械伸长率，并且能完全保持在奥 氏体，而不形成马氏体。

本发明的钢具有稳定化的奥氏体结构，其通过主要合金元素铁、锰和铬以 及间隙元素碳和氮组合形成。本发明所述的钢在拉伸试验中显示高于90％的断 裂伸长率、高于400MPa的屈服极限以及高于900MPa的抗拉强度。由于将 很高的断裂伸长率和屈服极限相结合，因此本发明所述的钢极其容易变形。除 此之外，本发明所述的合金在定向变形之后不形成利用X射线衍射法可检测到 的α-马氏体或者ε-马氏体。