[发明专利]高强度不锈钢

说明书

本发明涉及到一种不锈钢，这种不锈钢适用于作具有高强度，高韧性，高延展性和耐腐蚀性零部件的材料，如作薄板簧，薄片发卷，刀叉餐具，切割工具本体等，并且它特别适用于作具有高强度和高延展性部件的材料。

通常使用马氏体不锈钢，加工硬化奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢等制造上述的零部件。

不锈钢在高温奥氏体状态下淬火时，会引起从奥氏体向马氏体的转变，从而得到硬化马氏体不锈钢。通常所用这种钢的典型例子是：SUS410,410J,420J1,420J2,440A,440B,440C等。虽然这类钢退火后强度和韧性较低，但是经过淬火和回火可获得相当高的强度和韧性。因而，这些钢被广泛用作廉价材料。

然而，在需要高耐腐蚀性时，马氏体不锈钢就不能令人满意，此时，采用可加工硬化奥氏体不锈钢。这类钢是Cr-Ni奥氏体钢，这类钢在常温下呈亚稳态，经冷轧后硬化。这种硬化的钢是由奥氏体和马氏体两相组成的，因此不仅具有极好的强度和延展性还有极好的耐腐蚀性。这类钢的典型例子有SUS301,304等。这类钢的强度取决于JIS〔日本工业标准〕G4313中所规定的冷加工等级，因而为了得到高强度，需要进行强化冷加工。

沉淀硬化不锈钢含有沉淀硬化元素，并且经热处理后方才硬化，因而可以作出各种形状的产品。由此，当对产品形状要求很严格，并且耐腐蚀性亦成为重要的考虑因素时，可使用这类钢。

这类钢的典型例子有含Cu的SUS630，和含Al的SUS631。前一种钢经溶液处理后便其硬化，接着进行时效处理，在时效处理过程中沉淀出富Cu相。而它的硬度最高为1.37×10⁶Kpa(140千克力/毫米²)后一种钢首先经溶液处理，然后通过冷加工把亚稳态奥氏体相部分或全部转变为马氏体相，从而使其硬化，例如，在此之后，通过时效使金属互化物Ni₃Al沉淀。这样可以提供相当高强度的材料。

作为使SUS631的奥氏体相转变为马氏体相然后使其时效的方法，也可以采用如TH1050，RH950，CH等处理方法。但是用前两种处理方法所达到的强度最高为1.27×10⁶KPa，

而通过CH〔表面硬化〕处理，硬度可以达到1.86×10⁶KPa。

在CH处理法中，就加工硬化不锈钢来说，使钢首先经冷加工使其奥氏体相转变为奥氏体—马氏体两相，然后再进行时效处理。取决于冷加工的等级，冷加工后的硬度约为1.47×10⁶KPa。左右。但是，当这种钢时效硬化时，通过金属互化物Ni₃Al的沉淀，可达到上面所述的高强度。    

为了获得高强度和高韧性，上述不锈钢中的马氏体不锈钢必须经过淬火和回火处理。这种热处理是较困难的。在淬火过程中，材料被加热到高温〔950～1100℃〕，然后进行淬火。迅速的马氏体转变会破坏被处理产品的形状。为了防止这种事故，需要采取特别的热处理，如压力淬火法。

就奥氏体的不锈钢来说，为了获得高强度，需要进行大加工量的冷加工。但是，如果获得了高强度，延展性就会降低，因而板状和带状产品的形状往往会受到损坏。

另外，就沉淀硬化不锈钢来说，SUS630不能达到高强度，因为这种钢中含有0.75～1.50％的Al，它与氧和氮具有很强的亲和力，因此在炼钢过程中会形成氧化铝型夹杂物，在钢的铸造时形成AIN的凝结夹杂物，所以SUS631常常会变得表面粗糙并且降低了它的韧性和延展性。

本发明的目的在于提供一种高强度不锈钢，这种不锈钢既容易加工，又不损坏产品的形状，而且具有极好的延展性。

即，本发明的高强度不锈钢的主要成分为：含C量不大于0.10％，含Si量在1％到3.0％之间，含Mn量小于0.5％，含Ni量在4％到8％之间，含Cr量在12.0％到18.0％之间，含Cu量在0.5％到3.5％之间，含N量不大于0.15％，含S量不大于0.004％，其中C和N的总量不小于0.10％，其余为Fe和附带的杂质。这种钢的强度，延展性和表面光滑度都优于通常的加工硬化奥氏体钢和沉淀硬化不锈钢。

本发明的构成被设计成钢在固溶态下呈现亚稳态奥氏体相。这种钢的冶炼过程并不需要特殊条件，可以用通常冶炼加工硬化奥氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢的同样方法来生产。