具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢及其制造方法与流程

本公开内容涉及马氏体不锈钢及其制造方法，并且更具体地，涉及适用于诸如家用电器、汽车压缩机部件和刮刀的各种部件的马氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术：

1、一般来说，不锈钢根据其化学组成或金属组织进行分类。基于金属组织，不锈钢可以分为奥氏体体系、铁素体体系、马氏体体系和双相体系。

2、具有优异的硬度和耐磨性但非常脆且具有低延伸率的马氏体不锈钢根据应用具有不同的碳含量。例如，不需要高耐磨性的制动盘和锚使用0.1％或更少的碳，1类餐具使用0.1％至0.3％的碳，需要高耐磨性的厨刀、剪刀和手术刀使用0.3％至0.7％的碳，以及工业刀具使用1％或更多的碳。

3、具有12％至15％铬的代表性马氏体不锈钢sts 420因其优异的强度、硬度和耐腐蚀性而得到最广泛的使用。

4、为了确保强度和硬度，马氏体不锈钢利用回火马氏体组织，其中通过在退火之后将硬化热处理引入至其中在铁素体基体中分散有碳化铬的显微组织而形成作为高温稳定相的奥氏体相，然后通过快速冷却而产生。回火马氏体是非常硬的组织，并且其硬度随着溶解碳含量的增加而增加。

5、同时，通过在热处理之后使一定分数的碳化物残留或析出，可以确保马氏体不锈钢的耐磨性。碳与铬反应以碳化铬的形式析出，因此随着基体中cr浓度的降低，耐腐蚀性降低。

6、此外，残余碳化物的尺寸越大，其越难以容易地分解到基体中，从而导致硬度和耐腐蚀性出现偏差。在疲劳环境中，材料的寿命缩短，因为应力集中为裂纹萌生提供了起点。

7、另一方面，需要使具有高脆性的马氏体不锈钢软化以利于机械加工，因此对其进行分批退火炉(batch annealing furnace，baf)过程用于容易的热处理加工性。在卷绕的卷材状态下退火期间，在其纵向方向上出现热历史偏差。特别地，在纵向方向上的1/2点处，加热和冷却速率最慢，因此碳化物的尺寸变得粗大，在冷轧之后偏差得到保持，从而导致最终材料物理特性的偏差。

8、因此，需要开发马氏体不锈钢并建立热处理条件，其可以在确保硬度、强度和耐腐蚀性等于或大于现有高碳材料的硬度、强度和耐腐蚀性的同时抑制材料偏差。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容提供了通过优化mo和v的含量而在确保硬度的同时具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢及其制造方法。

3、技术方案

4、本公开内容的一个方面提供了具有改善的强度和耐腐蚀性的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其以重量百分比(重量％)计包含0.3％至0.5％的c、0.01％至0.025％的n、0.3％至0.5％的si、0.4％至0.6％的mn、13.1％至14.5％的cr、0.95％至1.10％的mo、0.05％至0.3％的v、0.3％至0.5％的ni、0.001％至0.5％的cu、以及余量中的fe和不可避免的杂质，并且满足以下式(1)：

5、式(1)：16.4≤(cr+3.3mo+16n)*(mo+v)≤23.3

6、其中cr、n、mo和v表示相应元素的含量(重量％)。

7、此外，可以满足以下式(2)：

8、式(2)：-14≤

9、-36442+248c+365cr+373mo+530v+365fe+350si+312mn+331ni+506cu≤50

10、其中c、cr、mo、v、fe、si、mn、ni和cu表示相应元素的重量％。

11、此外，可以满足以下式(3)：

12、式(3)：0.37≤c+n≤0.43。

13、此外，可以满足以下式(4)：

14、式(4)：1.0≤mo+v≤1.35。

15、此外，经热轧和退火的马氏体不锈钢板还可以包含作为基体组织的铁素体、由(cr,fe,mo,v)7c3表示的一次碳化物和由(cr,fe,mo,v)23c6表示的二次碳化物。

16、此外，一次碳化物中(mo+v)的重量％可以为2.93％至5.67％。

17、此外，二次碳化物中(mo+v)的重量％可以为12.2％至14.8％。

18、此外，一次碳化物的颗粒尺寸可以为10μm或更小。

19、此外，在纵向方向上的碳化物偏差可以为10个/100μm2或更小。

20、在冷轧之后，碳化物的分布密度可以为42个/100μm2至58个/100μm2。

21、本公开内容的另一个方面提供了制造具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢的方法。所述方法包括：对板坯进行热轧，所述板坯以重量百分比(重量％)计包含0.3％至0.5％的c、0.01％至0.025％的n、0.3％至0.5％的si、0.4％至0.6％的mn、13.1％至14.5％的cr、0.95％至1.10％的mo、0.05％至0.3％的v、0.3％至0.5％的ni、0.001％至0.5％的cu、以及余量中的fe和不可避免的杂质，并且满足以下式(1)；紧接在热轧之后在600℃至900℃的温度范围内进行分批退火；对经热轧和退火的材料进行冷轧；以及对经冷轧的材料进行硬化热处理；其中式(1)：16.4≤(cr+3.3mo+16n)*(mo+v)≤23.3，在式(1)中，cr、n、mo和v表示相应元素的含量(重量％)。

22、此外，经热轧和退火的材料还可以包含作为基体组织的铁素体、由(cr,fe,mo,v)7c3表示的一次碳化物和由(cr,fe,mo,v)23c6表示的二次碳化物。

23、此外，一次碳化物中(mo+v)的重量％可以为2.93％至5.67％。

24、此外，二次碳化物中(mo+v)的重量％可以为12.2％至14.8％。

25、此外，一次碳化物的颗粒尺寸可以为10μm或更小。

26、此外，在冷轧之后，在其中分布有42个/100μm2至58个/100μm2或更少的碳化物。

27、此外，硬化热处理还可以包括在980℃至1,050℃的温度范围内进行淬火以及在400℃至600℃的温度下进行回火1分钟至1小时。

28、此外，在硬化热处理之后维氏硬度可以为520hv至650hv。

29、此外，所述方法还可以包括满足以下式(2)：

30、式(2)：-14≤-36442+248c+365cr+373mo+530v+365fe+350si+312mn+331ni+506cu≤50

31、其中c、cr、mo、v、fe、si、mn、ni和cu表示相应元素的重量％。

32、此外，所述方法还可以包括满足以下式(3)和式(4)：

33、式(3)：0.37≤c+n≤0.43，以及

34、式(4)：1.0≤mo+v≤1.35。

35、有益效果

36、本公开内容的多个实施方案可以提供在确保硬度的同时具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢及其制造方法。

技术特征：

1.一种具有改善的强度和耐腐蚀性的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，以重量百分比(重量％)计包含0.3％至0.5％的c、0.01％至0.025％的n、0.3％至0.5％的si、0.4％至0.6％的mn、13.1％至14.5％的cr、0.95％至1.10％的mo、0.05％至0.3％的v、0.3％至0.5％的ni、0.001％至0.5％的cu、以及余量中的fe和不可避免的杂质，并且满足以下式(1)：

2.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中满足以下式(2)：

3.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中满足以下式(3)：

4.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中满足以下式(4)：

5.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，还包含：

6.根据权利要求5所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中所述一次碳化物中(mo+v)的重量％为2.93％至5.67％。

7.根据权利要求5所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中所述二次碳化物中(mo+v)的重量％为12.2％至14.8％。

8.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中所述一次碳化物的颗粒尺寸为10μm或更小。

9.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中在纵向方向上的碳化物偏差为10个/100μm2或更小。

10.根据权利要求1所述的经热轧和退火的马氏体不锈钢板，其中在冷轧之后，碳化物的分布密度为42个/100μm2至58个/100μm2。

11.一种制造具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述经热轧和退火的材料还包含：

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述一次碳化物中(mo+v)的重量％为2.93％至5.67％。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述二次碳化物中(mo+v)的重量％为12.2％至14.8％。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述一次碳化物的颗粒尺寸为10μm或更小。

16.根据权利要求11所述的方法，其中在冷轧之后，在其中分布有42个/100μm2至58个/100μm2或更少的碳化物。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述硬化热处理还包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述硬化热处理之后维氏硬度为520hv至650hv。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括满足以下式(2)：

20.根据权利要求11所述的方法，还包括满足以下式(3)和式(4)：

技术总结
公开了具有改善的强度和耐腐蚀性的马氏体不锈钢。所公开的马氏体不锈钢板以重量百分比(重量％)计包含0.3％至0.5％的C、0.01％至0.025％的N、0.3％至0.5％的Si、0.4％至0.6％的Mn、13.1％至14.5％的Cr、0.95％至1.10％的Mo、0.05％至0.3％的V、0.3％至0.5％的Ni、0.001％至0.5％的Cu、以及余量为Fe和不可避免的杂质，并且满足式(1)。式(1)：16.4≤(Cr+3.3Mo+16N)*(Mo+V)≤23.3，其中Cr、N、Mo和V表示相应元素的含量(重量％)。

技术研发人员：宋秉俊,权永镇,曹圭珍,秋奈延
受保护的技术使用者：浦项股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15