[发明专利]具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度铁素体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁素体不锈钢，尤其涉及一种具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度铁素体不锈钢及其制造方法，该钢种屈服强度≥320MPa，点腐蚀电位≥0.3V，塑性应变指数，各向异性指标Δr≤0.3，具备非常优越的室温成形性能，能够满足各种复杂形状的冲压件，比如汽车油箱生产冲压要求。

背景技术

随着我国汽车工业的高速发展，汽车油箱用钢的使用量越来越大。汽车油箱在实际适用过程中直接暴露在大气环境中，工作环境比较复杂，尤其是在北方冬季采用了NaCl作为融雪剂后，路面飞溅液体对油箱的腐蚀相当强烈，所以对油箱用钢的耐腐蚀性能提出很高的要求。

目前国内的卡车基本全部采用碳钢镀铅板或者铝合金制作汽车油箱，其中碳钢需要添加防锈涂层，不利于环保，且在行驶过程中若被路面飞溅石子击伤后会很快发生锈蚀。采用铝合金油箱则成本高，强度低易破损，甚至交通安全事故中极易导致爆炸事故。为了满足使用以及安全的要求，常用厚度约3mm的铝合金板来制作油箱，性价比并不高。另外为了保证汽车油箱的容量和足够的刚度，部分车型的油箱形状比较复杂，此时对制作汽车油箱用的不锈钢室温冲压性能也提出很高的要求。

因此在国外发达国家，普遍使用304等奥氏体不锈钢来制作卡车油箱，因为奥氏体不锈钢具备优良的耐腐蚀性能，同时在加工过程中的加工硬化效果好，使油箱也具备较高的强度，能够满足油箱使用及加工的各项需求，但是奥氏体不锈钢含Ni量高，价格昂贵，对整车装备而言成本较高。

铁素体不锈钢要满足油箱的性能需求，必须同时具备优良的耐腐蚀性能，优良的成形性能和强度。

目前现有的铁素体不锈钢屈服强度均在200MPa-260MPa之间，而且常规的430、409等不锈钢用来加工油箱时，除了面临强度较低的问题外，还会在较短的时间内发生严重锈蚀，不仅影响外观，还增加了穿孔失效的风险，另外，在冷冲压加工的时候产生冲压开裂或者因为严重的各项异性而导致零件变形、起皱等缺陷。因此，开发具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度铁素体不锈钢才能满足油箱的使用要求。

表1

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度的中铬铁素体不锈钢及其制造方法，该钢种屈服强度≥320MPa，点腐蚀电位≥0.3V，塑性应变指数的同时各向异性指标Δr≤0.3，采用本发明材料钢种制作卡车油箱，可以减薄油箱壁厚，但不影响油箱的整体强度，同时又满足其腐蚀性能要求，即使在行驶过程中发生表面擦伤也不会导致局部的破损失效及腐蚀，可具备持久的较好使用性能。

为了满足钢的强度、可焊接性、耐腐蚀性及抗冲击性的要求，本发明采用了中Cr合金设计，针对油箱的使用环境，利用Cu、Nb、Ti、Mo的合理匹配提高其耐腐蚀性能，同时采用V、Nb的复合添加配合随后的连铸、热轧、退火、冷轧、退火等生产工艺对晶粒度精确控制，从而得到综合性能良好的铁素体不锈钢钢板。

本发明的具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C：0.004%-0.015%，N≤0.015%，Mn：0.2-1.0%，Si：0.2-1.0%，Cr：17.0-20.0%，Ni：0.25-0.6%，Cu:0.2-1.0%，Mo：0.05-0.5%，且满足14(C+N)≤Nb+Ti≤1.0%，Nb/Ti≥1.5，0.3%≤Nb+V≤0.6%且Nb、Ti、V均大于0，P≤0.035%，S≤0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质；其屈服强度≥320MPa，点腐蚀电位≥0.3V，塑性应变指数，各向异性指标Δr≤0.3。

本发明的具备优良成形性和耐腐蚀性能的高强度的铁素体不锈钢的成分设计理由如下：

C和N：本发明钢种属于超低碳氮的铁素体不锈钢，因此在本发明钢中，碳和氮属于特别关注的控制元素，其中，N主要是杂质元素需要尽可能降低其含量。而C含量过低不利于保证材料的强度，尤其是C要与Nb、Ti形成碳化物起到提高材料强度的作用，当C含量非常低和非常高时，退火过程中的晶粒度控制也会受到影响。C过高则会影响材料的耐腐蚀性能和成形性能，因此设定了C的控制范围为0.004%-0.015%，N≤0.015%，降低氮含量主要是尽可能降低稳定化元素用量，特别是减少Ti的使用，提高产品的表面质量和提高晶间腐蚀性能。