[发明专利]一种无磁硬态节镍奥氏体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含氮节镍奥氏体不锈钢及其制造方法，尤其一种耐蚀性优良的无磁硬态节镍奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

不锈钢硬态材料常用于电子、仪器仪表等行业。常用的不锈钢硬态材料主要为300系奥氏体不锈钢中的S30400(304)和S30100(301)。所谓的硬态不锈钢是指将不锈钢板或者钢带进行调质轧制，给予钢带一定的冷轧压下量，冷加工后不做退火处理，获得硬态不锈钢产品。硬态不锈钢一般比固溶处理(或退火处理)后的相同材料强度高、硬度高，因此材料更耐磨，使用寿命更长。

常用的不锈钢硬态材料有304和301，其中304的耐蚀性较高，应用较广泛；301的耐蚀性低于304，一般用于制作轨道交通车辆。根据ASTMA240标准，304的标准成分为：C≤0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.0％，Cr：18.0-20.0％，Ni：8.0-10.5％，一般地304的典型成分为C：0.06％，Si：0.4％，Mn：1.0％，Cr：18％，Ni：8％。304经过轧制或者冷变形后，强度和硬度将提高，表1给出了硬态304的力学性能。304的强度和硬度提高的机制有两个：(1)加工硬化；(2)应变诱发马氏体相变硬化。加工硬化指304不锈钢在变形过程中，位错的产生和堆积导致变形阻力增大，产生材料加工硬化，尤其是304奥氏体不锈钢中容易产生孪晶和层错，孪晶和层错进一步阻碍位错的移动，增加加工硬化的程度，使材料的硬度和强度提高。应变诱发马氏体相变硬化指304不锈钢在变形过程中，发生马氏体相变，马氏体相的产生导致材料强度和硬度增加，从而产生相变硬化。上述两个机制是硬态不锈钢调质轧制过程中，强度和硬度增加的主要方式。

表1硬态304力学性能

但是，由于应变诱发马氏体相变产生后，材料中存在较高含量的体心立方马氏体相，而马氏体相具有磁性，因此导致整个材料带有磁性。对于电子行业和仪器仪表行业，为了避免材料对设备的干扰，通常要求材料无磁。因此，硬态304不锈钢在这些行业的应用受到了限制。

奥氏体不锈钢304冷加工后出现磁性马氏体相的原因在于其奥氏体组织是亚稳的，在应变作用下将发生马氏体相变，从而产生磁性。为抑制马氏体相变的产生，主要的途径就是加强奥氏体相的稳定性。目前采用的方法是提高镍含量，产生了一个新的不锈钢牌号S30500(305)，305的成分为：C≤0.12％，Si≤0.75％，Mn≤2.0％，Cr：17.0-19.0％，Ni：10.5-13.5％。常用的典型成分为：C：0.06％，Si：0.4％，Mn：1.0％，Cr：18％，Ni：10.5％。镍含量提高后，305冷轧后马氏体相含量远远低于同样压下的304不锈钢，因此可以满足无磁或者低磁条件下的应用要求。但是由于305不锈钢中镍含量高达10.5％，因此其成本大大提高。不锈钢中每增加1％的镍，意味着增加10-15％的原材料成本。镍元素的成本占不锈钢原材料成本80％左右。自2005年以来，不锈钢中的重要合金元素镍价格一直处于暴涨暴跌中，导致不锈钢生产和应用企业的风险极大。这使降低不锈钢原材料成本和风险成为钢铁企业发展的关键问题。因此305的应用主要受到成本和价格的限制。

CN1089308A公开了一种新型奥氏体无磁不锈钢，其化学成分为：＜0.12％C，＜1.0％Si，10-13％Mn，＜0.03％P，＜0.03％S，12-14％Cr，4-6％Ni，1.5-2.5％Cu，＜0.02％Re，其余为Fe，优先选择＜0.06-0.1％C，＜1.0％Si，10-11％Mn，＜0.03％P，＜0.03％S，12-14％Cr，4-6％Ni，1.5-2.5％Cu，≤0.02％Re，其余为Fe。其成分特点是含一定量的稀土元素，且Cr含量远低于304。该专利指出该合金即使进行深加工，也不会产生磁性。

CN1050227A公开了一种单相奥氏体无磁不锈钢，其特征在于该钢的具体化学成份为(重量％)：C≤0.08％，Si≤1.5％，Mn：1.0-2.0％，Cr：13.2-14.95％，Ni：12.0-13.9％，Cu：2.5-3.5％，P≤0.025％，S≤0.015％，Re：0.005-0.05％，其余为Fe。该材料主要通过添加高含量Ni增加奥氏体的稳定性，经20-80％变形后，仍为单相奥氏体组织，而且导磁率性能稳定。该发明钢主要适用于制作电器设备零部件。但该材料的耐蚀性低于304钢。