专利名称：空冷马氏体不锈钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特殊钢，即BXG型空冷马氏体不锈钢(防盗器材用特殊钢)。它具有非常的防盗性能，适用于制造金库、保险柜、防盗门以及锁具等。
钢的种类很多，都是针对不同用途而设计的，目前还没有针对防盗器材使用的特殊钢。
高性能防盗器材对所用钢铁材料的性能要求是1)具有良好的抗火焰切割、抗砂轮切割的能力；2)具有足够的抗爆炸、抗打击的能力；3)硬度较高(HRC≥40)，有抗机械切割的能力。现有的钢铁材料中还没有一种能够同时满足上述三项要求的。优质碳素钢或合金钢具有高强度、高韧性，抗爆抗打击能力很强，同时也有足够的硬度，但不能抗火焰切割。普通不锈钢可以抗火焰切割，但硬度不够。高铬铸铁、白口铸铁以及合金球墨铸铁等可以抗火焰切割，硬度也足够高，但韧性不好，抗打击能力不能满足要求。
美国研制成功了CA-6NM钢，其主要合金成分为13％Cr-4％Ni-Mo的马氏体不锈钢。这种不锈钢具有良好的耐水腐蚀性能和比较高的强度、硬度和抗磨性能。由于Cr、Ni、Mo的综合作用，使钢的淬透性良好，可在空冷的条件下淬火(例如在空冷条件下150mm厚的铸件能够淬透)。但是，该钢的碳含量为小于0.06％，所以硬度还是不够的，即不能满足作为防盗器材使用的要求。
本发明的目的是提供一种防盗器材用特殊钢，它能同时满足抗火焰切割、高硬度和高韧性三项性能要求。同时也考虑了铸造、焊接和热处理等工艺要求，使之易于实现即，本发明是一种BXG型空冷马氏体不锈钢，该钢的化学成分(质量％)由Cr12-14％、Ni3.0-5.0％、Mo0.4-1.0％、C0.27-0.35％、P≤0.04％、S≤0.04％、Si≤1.0％、Mn≤1.0％、余量为Fe和其它不可避免的微量杂质组成。
热处理工艺正火980℃×0.5h，空冷低温回火250℃×2h，空冷按照上述成分和热处理工艺进行处理的本发明钢的性能如下1．抗火焰切割性切割手段乙炔+氧气，中号火焰切割枪，切割气体压力1MPa。
试验结果火焰将试样的边缘加热到接近熔化温度时送高压氧，高压氧将已被加热的区域急剧冷却，显示出马氏体不锈钢具有强烈的抗氧化能力，因此无法实现火焰切割。火焰不动，在一个点作穿透切割，结果同样不可能。
2．抗打击打击手段12磅锤，在平砧上人工打击，试样10Kg钢锭。
试验结果5次打击未出现断裂。
3．抗切削切削手段Ф12mm台式钻床，Ф10高速钢钻头标准刃角。
试验结果不同转速不同轴向压力均不能钻削。
4．硬度测定手段洛氏硬度计。
测定结果如表1所示。
5．冲击韧性测定手段标准摆式冲击试验机，摆锤重10Kg。
测定结果如表1所示。
表1硬度和冲击值测定结果 下面，着重说明将碳含量限定在0.27-0.35％的理由。
对马氏体不锈钢而言，抗火焰切割能力不成问题，但是如何使其硬度和韧性达到合理的匹配还需进一步地研究。
在马氏体不锈钢中，影响硬度和韧性的主要元素是它的碳含量。本发明对不同碳含量的马氏体不锈钢在不同热处理工艺条件下的硬度和冲击韧性进行了试验。其结果如表2所示。
表2不同碳含量及热处理工艺条件下硬度和冲击韧性的测试结果 碳含量与硬度、冲击韧性的关系以及不同状态下的性能比较如
图1、图2、图3所示。
从图1、图2可看出，碳含量对各种条件下的马氏体不锈钢的硬度和韧性有重要的影响，碳含量增加时，开始阶段硬度快速增加，冲击韧性快速下降。而后硬度增加速度变慢，冲击韧性的下降幅度有所减小，但变化不大。所以当硬度合适后，严格控制碳含量，对于确保材料的冲击韧性具有重要意义。从试验结果可知，高温回火后，其硬度都小于40HRC，所以它不适合防盗器材用。当碳含量大于0.27％后，低温回火时的硬度都大于40HRC，从硬度值来看，是比较合适的。从图3可以看出，硬度和冲击韧性的合理搭配碳含量是0.27-0.35％之间的低温回火状态。这来源于此时的组织是回火马氏体和少量的残留奥氏体。其中回火马氏体保证了钢的硬度，残留奥氏体为钢的冲击韧性作出了大的贡献。
以下，简要地说明本发明的实施例。
实施例1在碱性真空中频感应炉中熔炼化学成分为C0.27％、Cr13.2％、Mn0.85％、Mo0.81％、Ni3.8％、Si0.62％、P0.02％、S0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质的钢水，进行浇铸。然后制成硬度和冲击韧性试样。对上述试样进行980℃×0.5h，空冷，250℃×2h，空冷的热处理。性能的测定结果是硬度(HRC)为43，冲击值αk(J/cm2)为54。
抗火焰切割、抗切削以及抗打击试验均合格。
实施例2在碱性真空中频感应炉中熔炼化学成分为C0.31％、Cr13.3％、Mn0.86％、Mo0.78％、Ni4.0％、Si0.63％、P0.02％、S0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质的钢水，进行浇铸。然后制成硬度和冲击韧性试样。对上述试样进行980℃×0.5h，空冷，250℃×2h，空冷的热处理。性能的测定结果是硬度(HRC)为44，冲击值αk(J/cm2)为52。
抗火焰切割、抗切削以及抗打击试验均合格。
实施例3在碱性真空中频感应炉中熔炼化学成分为C0.35％、Cr13.4％、Mn0.87％、Mo0.76％、Ni3.9％、Si0.62％、P0.02％、S0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质的钢水，进行浇铸。然后制成硬度和冲击韧性试样。对上述试样进行980℃×0.5h，空冷，250℃×2h，空冷的热处理。性能的测定结果是硬度(HRC)为45，冲击值αk(J/cm2)为51。
抗火焰切割、抗切削以及抗打击试验均合格。
权利要求
1．一种BXG型空冷马氏体不锈钢，其特征在于，钢的化学成分(质量％)由Cr12-14％、Ni3.0-5.0％、Mo0.4-1.0％、C0.27-0.35％、P≤0.04％、S≤0.04％、Si≤1.0％、Mn≤1.0％、余量为Fe和其它不可避免的微量杂质组成。
全文摘要
本发明提供一种防盗器材用的空冷马氏体不锈钢,它能够同时满足抗火焰切割、高硬度和高韧性三项性能要求。该钢的化学成分(质量%)由Cr12—14%、Ni3.0—5.0%、Mo0.4—1.0%、C0.27—0.35%、P≤0.04%、S≤0.04%、Si≤1.0%、Mn≤1.0%、余量为Fe和其它不可避免的微量杂质组成。
文档编号C22C38/44GK1287184SQ0012149
公开日2001年3月14日 申请日期2000年7月26日 优先权日2000年7月26日
发明者常国庆 申请人:三亚市实业贸易总公司