本发明涉及不锈钢材料技术领域，具体涉及一种高碳高铬铁素体不锈钢及其制备方法。
背景技术：
随着金属ni价格的飙升，奥氏体不锈钢的价格也随之不断攀升，开发成本低且具有优良耐蚀性和冷成型性的铁素体不锈钢成为目前不锈钢生气企业的重要课题。铁素体不锈钢不含ni或仅含少量ni，价格低廉，除具有不锈钢和耐一般腐蚀性能外，耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良，在家电工业、汽车工业、房屋建筑、石化和环保等领域有着广泛的应用和广阔的发展前景。传统的铁素体不锈钢具有脆性转变温度高、缺口敏感性大、焊后耐蚀性下降、冷加工过程中易产生褶皱等缺点，限制了其进一步扩大应用。
申请号为200710045704.0公开了一种高铬铁素体不锈钢及其制造方法，其中高铬铁素体不锈钢包含如下重量百分配比的化学元素：c≤0.015，n≤0.020，si≤1.0，mn≤1.0，p≤0.035，s≤0.010，cr：20～25，cu：0.30～0.50，ti+nb≤0.5，且满足(ti/48+nb/93)/(c/12+n/14)＞1.5，残余元素为fe。加工方法包括：(1)冶炼钢水；(2)连铸或模铸，模铸后初轧成钢坯；(3)轧制；(4)连续退火；(5)去除氧化皮；(6)冷轧；(7)再结晶连续退火；(8)平整。
申请号为201210232838.4公开了一种80cr14mov高碳高铬马氏体不锈钢带钢及其制备方法，其中80cr14mov高碳高铬马氏体不锈钢带钢化学原则组成及其质量％为：0.72～0.83的碳、0.25～0.45的锰、0.021～0.023％的磷、0.002～0.004％的硫、11.20～13.30％的铬、0.16～0.45％的钼和0.10～0.20％的矾，余为铁，其中：钢中的气体含量为：23～30ppm的氢、25～35ppm的氧和21～28ppm的氮。其制备方法包括：a)熔炼；b)浇注；c)带钢轧制；d)退火。
高碳高铬铁素体不锈钢，由于其铁素体含量太高，易析出脆性相产生铸造裂纹，因此对于结构复杂、壁厚差异大的铸件生产困难而没有能迅速应用和推广于铸件，同时为保证抗磨损和腐蚀性能需要严格控制铁素体含量范围，还存在冶炼、热处理后无法达到铁素体含量控制要求和抗腐蚀性能差的难点。对于结构复杂，制造工序多的铸件，高碳高铬铁素体不锈钢的应用难度更大。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中高碳高铬铁素体不锈钢，由于其铁素体含量太高，易析出脆性相产生铸造裂纹，对于结构复杂、壁厚差异大的铸件生产困难，提供一种高碳高铬铁素体不锈钢及其制备方法，能够有效的解决由于铁素体含量高而易析出脆性相产生铸造裂纹的问题。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，各化学成分按重量百分比为：c0.5～1.5％、cr25.0～35.0％、ni1.5～3.5％、mo1.0～3.0％、cu1.0～3.0％、v0.05～0.15％、ti和/或nb0.1～0.2％、la和/或ce0.1～0.2％、si≤0.5％、mn≤1.0％，p≤0.05％，s≤0.05％，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，各化学成分按重量百分比为：c0.8～1.2％、cr28.0～32.0％、ni2.0～3.0％、mo1.5～2.5％、cu1.0～3.0％、v0.08～0.11％、ti和/或nb0.13～0.17％、la和/或ce0.13～0.17％、si≤0.4％、mn≤0.8％，p≤0.025％，s≤0.025％，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，高碳高铬铁素体不锈钢的原料质量百分比为高碳铬铁15～18％、低p、s不锈钢废料51～63％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，低p、s不锈钢废料的牌号为30cr13或cd4mcun或1.4460k。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，高碳高铬铁素体不锈钢的原料质量百分比为高碳铬铁15～18％、30cr135～6％、cd4mcun28～32％、1.4460k18～25％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，镍板ni含量≥99.99％，紫铜板的cu含量≥99.90％。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，作为优选方式，高碳高铬铁素体不锈钢的金相组织为铁素体+马氏体+渗碳体+残余奥氏体。铁素体是碳溶解在α-fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02％，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。马氏体是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在α-fe中的过饱和固溶体，具有高硬度和高强度。奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织，是γ-fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，残余奥氏体是淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体，是最密排的点阵结构，致密度高。铁素体和马氏体+渗碳体+残余奥氏体组成海岛结构，使得不锈钢具有良好的塑形与韧性，同时能够具有较好的强度，避免加工过程中析出脆性相而产生铸造裂纹。
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对低p、s不锈钢废料去砂、除锈；
步骤2：在中频炉中加入回炉料、镍板、紫铜板、钼铁、高碳铬铁在温度为1430～1470℃下随炉烘烤至熔清后扒渣；
步骤3：加入硅铁、锰铁，待温度升至1500℃时造渣、脱氧；
步骤4：依次加入氮化铬铁、钛铁和/或铌铁、钒铁，并在钢槽上放置稀土硅镁，温度升至1520～1550℃时出炉浇注成型。
本发明由于将高碳高铬铁素体不锈钢制备成具有海岛结构的铁素体和马氏体+渗碳体+残余奥氏体组成海岛结构，使得不锈钢具有良好的塑形与韧性，同时能够具有较好的强度，避免加工过程中析出脆性相而产生铸造裂纹。
附图说明
图1为一种高碳高铬铁素体不锈钢金相组织图。
附图标记：
1、铁素体；2、马氏体+渗碳体+残余奥氏体。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，各化学成分按重量百分比为：c0.5～1.5％、cr25.0～35.0％、ni1.5～3.5％、mo1.0～3.0％、cu1.0～3.0％、v0.05～0.15％、ti和/或nb0.1～0.2％、la和/或ce0.1～0.2％、si≤0.5％、mn≤1.0％，p≤0.05％，s≤0.05％，其余为fe和不可避免的杂质。
原料为高碳铬铁15～18％、低p、s不锈钢废料51～63％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对低p、s不锈钢废料去砂、除锈；
步骤2：在中频炉中加入回炉料、镍板、紫铜板、钼铁、高碳铬铁在温度为1430～1470℃下随炉烘烤至熔清后扒渣；
步骤3：加入硅铁、锰铁，待温度升至1500℃时造渣、脱氧；
步骤4：依次加入氮化铬铁、钛铁和/或铌铁、钒铁，并在钢槽上放置稀土硅镁，温度升至1520～1550℃时出炉浇注成型。
实施例2
本发明提供一种高碳高铬铁素体不锈钢，各化学成分按重量百分比为：c0.8～1.2％、cr28.0～32.0％、ni2.0～3.0％、mo1.5～2.5％、cu1.0～3.0％、v0.08～0.11％、ti和/或nb0.13～0.17％、la和/或ce0.13～0.17％、si≤0.4％、mn≤0.8％，p≤0.025％，s≤0.025％，其余为fe和不可避免的杂质。
原料为高碳铬铁15～18％、30cr135～6％、cd4mcun28～32％、1.4460k18～25％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对30cr13、cd4mcun和1.4460k去砂、除锈；
步骤2：在中频炉中加入回炉料、镍板、紫铜板、钼铁、高碳铬铁在温度为1430～1470℃下随炉烘烤至熔清后扒渣；
步骤3：加入硅铁、锰铁，待温度升至1500℃时造渣、脱氧；
步骤4：依次加入氮化铬铁、钛铁和/或铌铁、钒铁，并在钢槽上放置稀土硅镁，温度升至1520～1550℃时出炉浇注成型。
实施例1和实施例2制得的高碳高铬不锈钢铁素体抗拉强度rm:590mpa；洛氏硬度hrc：36.0。
金相组织铁素体和马氏体+渗碳体+残余奥氏体组成海岛结构，如图1所示，马氏体+渗碳体+残余奥氏体作为分散相存在于铁素体连续相之间，能够提高铁素体的强度和硬度，使得不锈钢具有良好的塑形与韧性，同时能够具有较好的强度，避免加工过程中析出脆性相而产生铸造裂纹。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以作出的任何修改、变化或等效，都将落入本发明的保护范围之内。