具有優(yōu)良延展性的奧氏體鋼材制造技術

在本發(fā)明專利技術的一個方面，提供了一種具有優(yōu)良延展性的奧氏體鋼材，包含以重量％計，8wt％至15wt％的錳(Mn)和3wt％以下(不包括0wt％)的銅(Cu)，具有滿足33.5C+Mn≥25和33.5C-Mn≤23的碳(C)含量，且包含余量的鐵(Fe)和不可避免的雜質；其中可改善延展性和耐磨性，同時還可確保出色的經(jīng)濟可行性，因為通過加入與錳相比更有利于抑制碳化物形成的銅(Cu)并且合適地控制碳和錳的含量，穩(wěn)定了奧氏體，并且抑制了奧氏體晶界處的網(wǎng)絡形式的碳化物的產生。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及具有優(yōu)良的延展性以及耐磨性、抗腐蝕性或非磁性的奧氏體鋼，作為鋼其用于要求延展性和耐磨性的工業(yè)機械和結構中，要求非磁性能的超導應用設備和通用電子設備中，采礦、運輸和儲存領域中，以及石油和天然氣工業(yè)中，例如伸縮管用鋼、漿料管用鋼或耐酸性鋼等。
技術介紹
近來，對于用作超導應用設備(如線性機車軌道和聚變反應堆等)和通用電子設備中的結構材料的奧氏體鋼(非磁性鋼)的需求不斷增長。非磁性鋼的一個典型實例是 AISI 304(18Cr-8Ni基)奧氏體不銹鋼。但是，AISI 304奧氏體不銹鋼可能不經(jīng)濟，因為其屈服強度低且其中包含了大量的昂貴元素，如Cr和Ni。特別地，對于要求根據(jù)負載穩(wěn)定的非磁性能的結構材料，這種奧氏體鋼可由于形變誘導的轉變所誘導的鐵磁性鐵素體相而表現(xiàn)出磁性，因此，其在用途和應用中會受到限制。奧氏體高錳鋼已不斷地開發(fā)，其中在奧氏體不銹鋼中的昂貴的鎳被錳取代。對于奧氏體高錳鋼，必要的是通過合適地改變錳和碳的含量以確保奧氏體結構的穩(wěn)定性。在錳含量高的情況中，即使碳含量低也可得到穩(wěn)定的奧氏體結構。然而，在錳含量低的情況中，必須加入大量的碳以用于奧氏體化。結果，在高溫下碳化物通過沿著奧氏體晶界形成網(wǎng)絡而沉淀，并且該沉淀可快速降低鋼的物理性能，特別是延展性。為了抑制具有網(wǎng)絡形式的碳化物沉淀，提出了一種在高溫下進行固溶處理或通過在熱加工后進行快速冷卻至室溫而制備高錳鋼的方法。但是，在鋼厚度很厚或如同必須伴隨有焊接的情況一樣的制備條件不易改變的情況下，可能不能抑制具有網(wǎng)絡形式的碳化物沉淀，結果，鋼的物理性能可快速下降。另外，在對高錳鋼的鋼錠或鋼坯進行固化的過程中，不可避免地發(fā)生由于合金元素(如錳和碳)所導致的偏析，并且偏析在后處理(如熱軋)過程中變得更嚴重。最后，最終產品中碳化物沿著強化的偏析區(qū)以網(wǎng)絡形式發(fā)生部分沉淀，從而促進了微結構的非均勻性并降低了物理性能。為了抑制偏析區(qū)內的這種碳化物的沉淀，增加錳含量可作為通常采用的方法。但是，這樣會最終導致合金含量和制造成本的增加，并因此，要求對加入與錳相比更有效抑制炭化物形成的元素進行研究，以解決上述限制。同樣，因為與普通含碳鋼相比，高錳鋼的抗腐蝕性水平由于加入了錳而降低，所以其應用在要求抗腐蝕性的領域會受到限制，因此，要求對改善高錳鋼的抗腐蝕性進行研究。
技術實現(xiàn)思路
技術問題本專利技術的一個目的是提供一種具有改善的延展性和耐磨性的合金，其通過合適地控制碳和錳的含量以穩(wěn)定奧氏體，并且經(jīng)濟地抑制可在奧氏體晶界處形成的網(wǎng)絡形式的碳化物的產生。技術方案根據(jù)本專利技術的一個方面，提供了一種具有優(yōu)良延展性的奧氏體鋼，其包括8wt%至15wt%的錳(Mn) ;3wt%以下(不包括Owt % )的銅(Cu);含量滿足33. 5C+Mn彡25和33. 5C-Mn ( 23關系的碳(C);以及作為剩余物的鐵(Fe)和不可避免的雜質。此時,所述鋼還可包括8wt%以下(不包括0wt%)的鉻(Cr)。同樣,所述鋼還可包括O. 05wt%以下(不包括0wt%)的鈦(Ti)和O.lwt1^以下(不包括Owt % )的銀(Nb)。所述鋼的屈服強度可為500MPa以上。所述鋼還可包括O. 002wt %至O. 2wt %的氮(N)。 所述鋼的微結構可包含面積分率為95%以上的奧氏體。所述鋼在20%拉伸應變下的磁導率可為I. 01以下。專利技術效果根據(jù)本專利技術的一個方面，通過加入與錳相比有利于抑制碳化物形成的銅(Cu)并且合適地控制碳和錳的含量，穩(wěn)定了奧氏體，并且抑制了奧氏體晶界處的網(wǎng)絡形式的碳化物的產生，因此，可改善延展性和耐磨性，并且通過加入鉻(Cr)也可改善鋼的抗腐蝕性。附圖說明圖I是展示本專利技術的碳和錳的組成范圍的圖表。圖2是展示本專利技術的鋼板的微結構的一個實例的照片。圖3是展示本專利技術的鋼板的微結構的另一個實例的照片。具體實施例方式本專利技術可提供一種具有優(yōu)良延展性的奧氏體鋼，其通過控制組分體系中的碳、錳和銅的含量以穩(wěn)定奧氏體，并且抑制了奧氏體晶界處的網(wǎng)絡形式的碳化物的產生。根據(jù)本專利技術的一個方面，提供了一種具有優(yōu)良延展性的奧氏體鋼，以重量％計，其包含8wt %至15wt %的猛(Mn) ；3wt %以下(不包括Owt % )的銅(Cu);含量滿足33. 5C+Mn彡25和33. 5C_Mn ( 23關系的碳(C);以及作為剩余物的鐵(Fe)和不可避免的雜質。猛(Mn):8wt% 至 15wt%Mn作為本專利技術中加入高錳鋼中的最重要的元素，是一種用于穩(wěn)定奧氏體的元素。考慮到在本專利技術中控制碳含量以改善非磁性能，Mn的含量優(yōu)選為8wt%以上以穩(wěn)定奧氏體。即，在Mn含量為8wt%&下的情況中，由于鐵素體(一種鐵磁相)變成主要結構，無法充分獲得奧氏體結構。同樣，在Mn含量高于15wt%的情況中，由于形成不穩(wěn)定的ε-馬氏體，并且由于形變很容易轉變成鐵素體，因此無法保持穩(wěn)定的奧氏體結構。結果，磁性會增加和疲勞性能會降低，此外，由于錳的過量加入，會導致抗腐蝕性降低、制造工藝困難以及制造成本增加。碳(C)33. 5C+Mn 彡 25 和 33. 5C_Mn ( 23C是一種通過穩(wěn)定奧氏體使得在室溫下可得到奧氏體結構的元素，并且具有增加鋼的強度和耐磨性的效果。特別地，碳用于通過冷卻處理或加工而降低Ms和Md—從奧氏體到馬氏體的轉變點。本專利技術中C的含量可同時滿足33. 5C+Mn彡25和33. 5C_Mn ( 23的關系，并且本專利技術中控制的碳和猛的含量范圍可由圖I確定。在33. 5C+Mn的值小于25的情況中，由于奧氏體穩(wěn)定性不足，可形成一種α-馬氏體結構(一種鐵磁相)，因此無法得到足夠量的奧氏體結構。在33. 5C-Mn的值大于23的情況中，由于碳含量變得過高，在晶界形成過量碳化物，因此，會快速降低材料的物理性能。因此，碳和錳的含量要求控制在上述范圍內，其結果是可確保足夠的奧氏體并且可抑制碳化物的形成。因此，可改善延展性和非磁性能。銅(Cu):3wt% 以下(不包括 0wt% )Cu在碳化物中具有極低的溶解性并且在奧氏體中具有低擴散性，并因此富集在奧氏體和成核的碳化物之間的界面上。結果，Cu通過抑制碳的擴散有效地延遲了碳化物的生 長，并最終具有抑制碳化物形成的效應。但是，由于當Cu的含量大于3wt%時鋼的熱加工性能會降低，其上限限制為3wt%。特別地，為了充分達到抑制碳化物形成的效果，Cu的加入量優(yōu)選為O. 3wt%以上，并且例如，當Cu的優(yōu)選加入量為2wt%以上時，能更有效地使上述效果最大化。此時,可通過還包含8wt%以下(不包括0wt% )的鉻(Cr)額外地改善鋼的抗腐蝕性。鉻(Cr):8wt% 以下(不包括 Owt % )通常，錳是一種降低鋼的抗腐蝕性的元素，并且具有上述范圍的錳含量的鋼的抗腐蝕性會低于常規(guī)碳鋼的抗腐蝕性。但是，在本專利技術中，通過加入Cr將改善抗腐蝕性。另夕卜，通過加入具有上述范圍的Cr來穩(wěn)定奧氏體，可以增加延展性，并且也可通過固溶強化增加強度。在Cr含量大于8wt%的情況中，不僅不能降低制造成本，而且其通過沿著晶界與材料中溶解的碳形成碳化物，可降低對硫化物應力腐蝕開裂的抗性，并且由于鐵素體的形成而無法得到足夠分率的奧氏體。因此，其上限優(yōu)選限制為8wt%。特別地，為了使改善抗腐蝕性的效本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李淳基，崔鐘教，趙縣寬，盧熙君，
申請(專利權)人：POSCO公司，
類型：
國別省市：