[发明专利]一种高强度含氮经济型奥氏体不锈钢及其制造方法

说明书

一种高强度含氮经济型奥氏体不锈钢及其制造方法，该钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.15％，Si：0.3～1％，Mn：8.5～11.0％，Cr：14.0～16.0％，Ni：1.0～2.5％，N：0.10～0.25％，P0.08％，S0.01％，Cu：0.5～2.0％，Mo：0.1～0.5％，其余为Fe和不可避免杂质，且Md_30/50≥20℃。本发明在制造过程中，通过两次冷轧+柔性退火，利用形变马氏体的产生和逆变来细化晶粒，最终获得尺寸在500nm以下的晶粒，从而大大提高材料的强度，具体性能如下：屈服强度≥650MPa，抗拉强度≥1000MPa，延伸率≥35％，适合制备高强度薄规格精密带钢。

技术领域

本发明涉及一种高强度含氮经济型奥氏体不锈钢及其制造方法，更具体地涉及一种通过反复热机械变形+柔性退火获得纳米级晶粒而得到的高强度含氮经济型奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

随着工业技术的进步，各行各业对金属材料的要求不断提高，低成本、高强度将是未来金属材料的发展趋势。例如在汽车、航空等领域的轻量化发展要求，就需要材料具有更高的强度和更好的塑性，同时成本不能太高。另外，在精密电子行业，同样需要大量的高强度薄带，满足电子产品尺寸日益减小的要求。

不锈钢由于兼具一定的强度和耐腐蚀性能，是工业领域用材的重要选择。但传统的奥氏体不锈钢304、316的强度偏低，不能很好满足高强度材料的要求，而且，这些产品含有较高的镍含量，成本比较高。另外，由于Ni价格波动大，这些产品的价格波动也大，带来比较大的经济风险。因此，如果能开发出一种经济型不锈钢，并通过技术手段使材料满足高强度的要求，从而实现低成本高强度的目的，将具有十分重要的意义。

事实上，近年来，人们利用N合金化手段，获得了节镍甚至无镍的奥氏体不锈钢，大大降低了成本，并一定程度上提高了强度，这些产品在家电制品、集装箱等领域得到了广泛的应用。但目前开发的节镍型奥氏体不锈钢的N含量通常在0.2％以下，屈服强度仅为400MPa左右，抗拉强度仅能达到700～800MPa，强度还不能完全满足高强度不锈钢的要求。若将氮含量提高至0.4％以上，制备高氮不锈钢可以达到高强度不锈钢的要求，例如屈服强度达到600MPa以上，抗拉强度达到1000MPa以上。但高氮钢在实际工业生产过程的难度很大，目前还不能制备宽幅的高氮钢板材。因此，当前为达到高强度的目的，均采用调质轧制的方法，也就是通常所说的硬态不锈钢，利用形变马氏体的产生提高材料强度，301系列硬态不锈钢是典型的例子。

尽管调质轧制在生产高强度不锈钢方面得到了较好的应用，但在生产薄规格或者极薄规格带钢上，由于调质压下量很难精确控制，往往遇到强度控制不均匀，带钢板型难以控制的问题，这些问题的存在使生产高质量高强度不锈钢薄带面临困难。

中国专利CN200810042817.X通过添加较高的Mn含量，确保奥氏体组织的稳定性，从而获得冷变形条件下保持无磁性能。该专利中含有较高含量的N，在冷变形条件下，材料的强度会大大增加，获得高强度性能。但该专利获得高强度依然是通过冷轧变形，这和传统的调质一样，面临着同板性能差异大，板型难以精确控制等问题。

中国专利CN201310367890.5公开了一种高氮奥氏体不锈钢，其N含量大于1.0％。实际上，在工业大规模生产模式下，目前还不能稳定生产N含量高于1.0％的产品。因此，高氮钢的生产还基本上处于实验室或者中试阶段，尺寸受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度含氮经济型奥氏体不锈钢及其制造方法，该钢的金相组织中晶粒尺寸在500nm以下，其屈服强度≥650MPa，抗拉强度≥1000MPa，延伸率≥35％，显著提高钢材料强度并保持良好的塑性，同时具有钢同板性能差异小、板型良好的优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：