[发明专利]镍含量极低的奥氏体不锈钢

说明书

本发明涉及的是镍含量极低的奥氏体不锈钢。

根据不锈钢的冶金组织，把不锈钢分成几大类。奥氏体钢通常是指镍含量占组成重量百分比在3％以上的钢。例如，NF EN 10 088，标准号为1.4301的奥氏体钢(AISI 304)镍含量占其组成的8％以上。

由于元素镍的价格昂贵，以及价格的无控变化，导致钢制造商开发化学组成中不含镍或者镍含量极低的奥氏体钢。

本发明的目的是制造一种被称为“镍含量极低”的奥氏体钢，这种钢与镍含量高的奥氏体钢相比，其机械性能和焊接性能均相同，甚至更高一些。

国际上规定的指标的目的在于降低材料中镍的释放量，特别是在水中以及与皮肤接触的领域。

本发明的主题是一种镍含量极低的奥氏体钢，其特征在于具有下列化学组成(重量百分比)：

碳＜0.1％

0.1％＜硅＜1％

5％＜锰＜9％

0.1％＜镍＜2％

13％＜铬＜19％

1％＜铜＜4％

0.1％＜氮＜0.40％

5×10^-4％＜硼＜50×10^-4％

磷＜0.05％

硫＜0.01％

本发明的其他特征在于：

-组成满足定义为铁素体指数FI₁的关系：

FI₁＝0.034x²+0.284x-0.347＜20，其中

x＝6.903[-6.998+Cr％-0.972(Ni％+21.31N％+20.04C％+0.46Cu％+0.08Mn％)]；

-组成满足下列关系，使用马氏体稳定性指数SI：

SI＝0.0267x²+0.4332x-3.1459＜20，其中

x＝250.4-205.4C％-101.4N％-7.6Mn％-12.1Ni％-6.1Cr％-13.3Cu％；

-在其组成中，钢含有小于1％镍；

-从15至17％铬；

-小于0.08％碳；

-从0.5％至0.7％硅；

-小于2％钼；

-小于0.0020％硫；

-并且，在钢组成中，铝的含量小于0.030％，优选为小于50×10^-4％，钙的含量小于20×10^-4％，优选为小于5×10^-4％。

通过结合附图以非限定性实施例给出的下述说明可更清楚地理解本发明。

在单个图中，显示了各种钢随温度变化的截面收缩性能。

冶炼本发明的组成中限定镍含量的奥氏体钢。通常，由元素镍引起的奥氏化效应必须用γ促进元素来补偿，例如锰、铜、碳和氮，还必须尽可能降低α促进元素的含量，例如铬、钼和硅。

本发明的钢还要承受铁素体型凝固。钢铸造后冷却时，凝固的铁素体转变成奥氏体，在铸造阶段，钢被冷却，残留铁素体的体积百分含量由下面实验得出的指数大概地给出：

FI₂＝0.1106x²+0.0331x+0.403，其中

x＝2.52[-7.65+Cr％+0.03Mn％-0.864(Ni％+16.10C％+19.53N％+0.35Cu％)]。

根据本发明，在该阶段，钢的铁素体含量小于5％。

下一步，钢在1240℃再加热30分钟，以便热轧。观察到铁素体的含量由下列公式给出：

FI₁＝0.034x²+0.284x-0.347，其中

x＝6.903[-6.998+Cr％-0.972(Ni％+21.31N％+20.04C％+0.46Cu％+0.08Mn％)]。

根据本发明，钢在1240℃再加热30分钟后，其铁素体的含量小于20％。

根据本发明，钢在1100℃热轧和超硬化处理30分钟后，其铁素体含量小于5％。在热加工、退火，冷加工、退火后，得到的钢仅含有痕量的残留铁素体。

使用饱和磁化或X射线衍射分析，测量奥氏体/铁素体的比值。

从组成中所含元素的作用来说，把碳的含量限制到小于0.1％，以避免在550℃和800℃之间处理后引起钢对晶界腐蚀产生敏感。基于同样的理由，碳的含量优选值为小于0.08％。