一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法与流程

本发明涉及一种渗氮钢及其生产方法，具体地属于一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板及生产方法。

背景技术：

目前制造炒锅的材质主要有铝合金、不锈钢、铁，铝合金锅导热快，而且受热比较均匀，但烧煮酸、碱性较强或较咸的食物时，锅具中的铝会溶出污染食物，对人体健康不利。不锈钢锅外观秀丽，具有“物理不沾”以及“少油烟”的特征，但锅身较重，价格较贵。传统铁锅具有价格便宜，不含其它化学物质，即使有少量铁溶出也不会对人体造成损害，相反还还被认为最直接的补铁方法，对健康有利，但是传统铁锅容易生锈，如果氧化铁（铁锈）摄入过量，会对人体肝脏有害。

传统铁锅渗氮主要采用DC01或SPCC等低碳钢为基材，由于钢板化学成分范围宽，钢中夹杂物含量高，晶粒较粗大且均匀性较差。且在钢板渗氮后容易出现渗氮不均匀，还由于试样存在锈蚀穿孔问题。而使试样无法通过试验象导致不合格，严重时不合格率达到90%以上。

目前经冲压加工而成的渗氮钢板主要使用是普通的低碳钢板。经检索，中国专利申请号为200510024801.2的文献，其公开了《耐磨防锈铁锅的生产工艺》，采用该方法所生产的铁锅在内外表面生成一层厚度为20~100微米化学稳定性高而致密的氮化物复合层，可显著提高铁锅的抗腐蚀性能。但是在铁锅实际使用过程中，由于渗氮层存在疏松空隙，水、盐、酱、醋等物质会从空隙处侵蚀铁基体，而普通低碳钢板耐蚀性差，因此经常出现因腐蚀带来铁锅穿孔的现象。中国专利申请号为200810068859的文献，其公开了《奥氏体不锈钢材料的渗氮工艺方法》，其所采用的基体材料为1Cr18Mn8Ni5N奥氏体不锈钢，虽然具有优良的耐腐蚀性，但不锈钢材料成本过高，不适合铁锅等日用金属制品的制造。

技术实现要素：

本发明在于克服现有技术存在的耐腐蚀性能差、有穿孔现象的不足，提供一种渗氮后不会产生穿孔现象，耐腐蚀性能优良，使用寿命得到保证的渗氮钢用基板及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板，其组分及重量百分比含量为：C 0.010~0.10%、Mn 0.10~1.00%、Si 0.010~0.10%、P≤0.02%、S≤0.01%、Als 0.50~1.50%，N ≤0.005%， Cr 0.10~1.50%，Cu 0. 01~1.00%，Ni 0. 01~1.00%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

生产一种耐锈蚀性能优良的渗氮钢用基板的方法，其在于，其步骤：

1）经常规冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，并控制加热温度在1200~1300℃；

3）进行热轧，控制其热轧的终轧温度在880~980℃；

4）进行卷取，控制卷取温度在600~700℃；

5）进行冷轧，并控制冷轧总压下率在65~80%；

6）进行退火：采用罩式炉退火：退火温度控制在700~760°C，退火时间再20~30h；

7）进行平整，并控制平整延伸率在0.5~1.3%。

本发明中各元素及主要工艺的作用及机理

C，碳是良好的固溶强化元素，但对钢板的成形性不利，将碳含量控制在0.010%以上即可以保证钢板的强度，低于0.10%可避免成形性能的降低，有利于钢板的冲压加工。

Mn，Mn含量选择在0.10~1.00%，Mn作为固溶强化元素，同时可改善成形性，选择Mn含量在0.10%以上，含量过高时钢板塑性显著降低，不利于加工使用，同时成本较高，因此Mn含量不应超过1.00%。

Si，Si含量适量可以改进钢材的成型性，当Si含量低于0.01%时，冶炼成本增加，当Si含量高于0.10%时，对成型性不利，因此选择将Si含量控制在0.10%以下。

Al，Al是强脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，采用Al脱氧可以有效降低钢液中氧含量，防止气孔缺陷，同时降低钢中夹杂物水平。Al对N具有极大的亲和力，能起到氮化硬化作用，但含量过高容易使钢材塑性恶化，形成氧化铝夹杂。

P，P元素容易导致冷脆，为杂质元素。

S，S容易与Mn结合形成MnS夹杂，同时容易与其他夹杂物形成大尺寸的复合夹杂物，对渗氮不利。

N，为了利于渗氮和成型性，低N含量比较好。

Cr：Cr是对渗氮硬化有利的元素，同时对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。

Cu ：Cu 含量选择在0. 01~1.00%，Cu是对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。

Ni：Ni含量选择在0. 01~1.00%，Ni是对钢板耐蚀性有利，含量过高不利于成形性且成本增加。

本发明与现有技术相比，以传统铁锅使用钢为基体，经过渗氮处理后，可以有效的避免生锈，且高表面硬度高，耐腐蚀性优良，高温性能稳定和抗疲劳强度高。低碳钢板经渗氮处理后，可替代不锈钢、功能涂层钢板，用于制造炒锅、耐腐蚀容器等的制造。

附图说明

图1为本发明实施例（炒锅）防锈穿孔实验后效果图；

图2为对比例（炒锅）防锈穿孔实验后效果图；

图2中，炒锅底部表面的白色为产生的锈蚀；

图1中炒锅底部无白色，即表面无锈蚀。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例均按以下步骤生产：

1）经常规冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，并控制加热温度在1200~1300℃；

3）进行热轧，控制其热轧的终轧温度在880~980℃；

4）进行卷取，控制卷取温度在600~700℃；

5）进行冷轧，并控制冷轧总压下率在65~80%；

6）进行退火：采用罩式炉退火：退火温度控制在700~760°C，退火时间再20~30h；

7）进行平整，并控制平整延伸率在0.5~1.3%。

表1 本发明各实施例及对比例的取值列表（wt%）

表2 本发明各实施例及对比例的工艺参数

表3 本发明各实施例及对比例性能检测情况列表

表3中的渗氮试验条件：取上述本发明实施例钢板进行力学和组织性能分析，同时放入气体渗氮炉进行渗氮处理，渗氮温度为650℃，保温2小时。然后做防锈穿孔试验1和试验2，并观察表面是否存在锈点：

试验1：将试样用5%的Nacl溶液煮沸，保持3小时，观察有无锈点。

试验2：将试样用5%的Nacl溶液做盐雾试验24小时，观察有无锈点。

结果如表3所示，可以看出，本发明制造的钢板强度适当，塑性良好，晶粒细小，具有良好的成形性，渗氮后耐蚀性强，具有防锈蚀穿孔性能，而超出本发明范围的对比例在钢板在防锈蚀穿孔上存在问题。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。