一种具有良好折弯外观的铁素体不锈钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有良好折弯外观的铁素体不镑钢及其制造方法，适用于制作对 折边外观要求甚高的电梯、家电等。
【背景技术】
[0002] 铁素体不镑钢，特别含碳、氮很低的铁素体不镑钢具有优良的耐蚀性、成形性和可 焊性，且具有高的产品性价比和漂亮的外观，是世界重点发展并替代奧氏体不镑钢的资源 节约型产品，可广泛应用于电梯、家电等领域。但对要求折弯成形的用途时，现有的铁素体 不镑钢在大多数情况下的折弯外观并不令人满意，影响折弯外观的主要因素为折弯后的表 面橘皮现象。
[0003] 现有技术中，对改善折弯外观的铁素体不镑钢的相关专利如下：
[0004] 日本专利JP2008274330(A)公开的一种铁素体不镑钢，其成分重量百分比为： C《0. 01%，Si ;0. 03 ~0. 6%，Mn ;0. 1 ~0. 5%，P《0. 05%，S《0. 01%，化：20 ~25%, Ti ;0. 5 ~1. 0%，B ;0. 0005 ~0. 003%, N ;0. 015 ~0. 03%。
[0005] 中国专利CN98801478.5公开的一种铁素体不镑钢，其成分重量百分比为；C: 0. 001 ~0. 015 %，Si《1. 0 %、Μη《1. 0 %，P《0. 05 %，S《0. 010 %，Cr ;8 ~30 %， A1《0. 08%, N ;0. 005 ~0. 015%, 0《0. 0080%, Ti《0. 25%, Ti/N > 12,佩和 V 含量 满足（Nb+V) ;0. 05 ~0. 10%，并且 V/Nb ;2 ~5。
[0006] 日本专利JP10017999公开的一种铁素体不镑钢，其成分重量百分比为： C《0. 02 %，N《0. 02 %，Si《2. 0 %，Μη《0. 8 %，Cr ;10 ~25. 0 %，Ni《1. 0 %， 灯i/48+Nb/93)/(C/12+N/14)〉l. 5 灯i+Nb)<0. 5%。
[0007] 日本专利JP 1986051012公开的一种铁素体不镑钢，其成分重量百分比为： C《0. 02%，Si《1. 0%，Mn《1. 0%，Cr ;12 ~25. 0%，Cu ;0. 10 ~2. 0%，佩；0. 2 ~2. 0%。
[0008] 上述专利集中于深冲过程中深冲和表面抗起皱性能的研究。为改善铁素体不镑钢 的成形性和抗起皱性能，通常采用佩、Ti双稳定或Ti单稳定化设计，通过提高铸昆的等轴 晶率、提高单道次粗社和精社压下率、降低终社温度和卷取温度、增加热社卷再结晶退火次 数、增大冷社压下率、冷社退火等措施，来获得有利的织构W提高成形性。
[0009] 中国专利CN98801478. 5公开了 "深冲性和耐皱纹状变形性良好的铁素体不镑钢 及其制造方法"，该专利主要是通过在铁素体不镑钢中添加佩、Ti稳定化元素，来促进TiN 的析出，且按Ti和N -定的乘积配比来控制，而TiN作为液相中的形核质点促进等轴晶的 形成，进而改善最终的织构，提高成形性。
[0010] 然而，上述专利所涉及的钢种，主要涉及改善冲压后铁素体不镑钢的成形起皱处 理，并不是针对具有良好折弯外观的铁素体不镑钢的处理。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种具有良好折弯外观的铁素体不镑钢及其制造方法，该 铁素体不镑钢通过用Nb稳定化和最佳热处理工艺最大限度地控制铁素体晶粒度来获得满 意的折弯外观，所得成品铁素体不镑钢内晶粒尺寸《20 μ m。同时，由于送种不镑钢具有良 好的耐蚀性，且不含贵重合金元素，成本低。
[0012] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0013] 通过添加佩稳定化元素和采用合理的热社退火温度和冷社退火温度，显著细化 了铁素体不镑钢的晶粒尺寸；改善了铁素体的耐点腐蚀性能。耐点腐蚀性能和耐大气腐蚀 达到了 304的水平。通过化处理，脆性夹杂物改变为低烙点塑形夹杂物。折边开裂得W避 免。
[0014] 具体地，本发明的一种具有良好折弯外观的铁素体不镑钢，其化学成分重量百 分比为；C《0. 015 %，N《0. 020 %，Si ;0. 1 ~1. 0 %，Μη ;0. 1 ~1. 0 %，P《0. 030 %， S《0. 010 %，Cr ;18 ~22 %，Cu ;0. 30 ~0. 50 %，Ni《0. 30 %，佩；0. 3 ~0. 6 %，Α1 : 0. 005~0. 06%，Ca ;0. 0010~0. 005%，佩> 10(C+N)，其余为化和不可避免的杂质。
[0015] 进一步，所述铁素体不镑钢的晶粒尺寸《20 μ m。
[0016] 在本发明具有良好折弯外观的铁素体不镑钢的成分设计中：
[0017] 改善铁素体不镑钢折弯表面橘皮现象的关键是细化晶粒。当晶粒足够细小时，折 弯导致的局部变形将被均匀分配到更多的晶粒之中，每个晶粒的变形相对减少，晶粒间的 相对滑移量减少，折弯处的表面更为平滑。一般而言，当铁素体不镑钢晶粒尺寸超过50 μ m 时，就会在后期加工过程中产生橘皮现象，一般可W接受的晶粒尺寸为30 μ m左右，但送对 电梯或家电等对外观要求极为苛刻的应用而言，仍然令人不够满意。因此有必要进一步细 化晶粒尺寸。
[0018] 但是，一般铁素体不镑钢在冷社退火处理时，晶粒长大倾向较大，铁素体晶粒再结 晶后很快长大。对Ti稳定化铁素体不镑钢而言，TiN析出相尺寸为3-5um，对晶粒长大无贡 献，而细小的析出相TiC在较高的退火温度下发生溶解，也不能阻止晶粒长大。相反地，Nb 可用于有效地细化铁素体晶粒，送可归因于Nb(CN)和固溶Nb原子对晶界的钉扎作用。除 细化晶粒作用之外，Nb在铁素体不镑钢中还具有多方面的有益作用，可W与钢中的碳、氮间 隙原子结合形成稳定的碳氮化合物，抑制了化23C6在晶界的析出，从而提高耐蚀性；Nb在 高温下固溶于铁素体基体中，通过固溶强化，可有效地提高铁素体不镑钢高温强度。本发明 充分利用佩元素的送些有益作用，发明了具有良好折弯性能的铁素体不镑钢。
[0019] 此外，铅的夹杂物对折边外观也具有重要影响。较大的夹杂物不仅导致钢表面缺 陷，而且将导致折边处微小裂纹。因此，在V0D真空冶炼时，应采用长时间氮气揽拌处理，使 夹杂物上浮到渣中，W减少夹杂物含量；在连铸时，应创造夹杂物上浮的必要条件，严防二 次氧化；采用夹杂物变性处理，使夹杂物由脆性夹杂变为低烙点的塑形夹杂。
[0020] 化；Cr是不镑钢中最主要的合金元素，随着化含量的增加，不镑钢在氧化性酸介 质中耐蚀性、在C1溶液中耐应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀能力均显著提高。为保证所开发铁素 体不镑钢具有良好的耐腐蚀性能，本发明中铁素体不镑钢的化含量限制在18~22wt%。
[0021] 化；化可W提高不镑钢耐腐蚀性，显著提高铁素体不镑钢的冷成型性能，然而过 多的化容易在退火时W ε-化析出，导致冷加工性能和耐腐蚀性能的下降。因此，化含量 限制在0. 3~0. 5wt%。
[002引 Nb ;佩与C、N具有很强的化合作化一方面，通过形成稳定的Nb佑脚化合物，防止 由于形成化的c化合物而引起的化浓度降低而导致的耐蚀性的下降，另一方面，Nb通过固 溶在铁素体基体中，通过阻碍退火过程中铁素体晶粒的快速长大，强烈细化铁素体晶粒，从 而减少折弯过程中的橘皮现象。过高的Nb将导致Laves相化2佩的析出，导致性能恶化。 一般地，固定钢中C、N原子所需的最少含量应满足；佩> 10(C+N)。由此确定佩；0. 3~ 0· 6wt %。
[0023] C :C在铁素体不镑钢中为有害元素。由于合金中化含量很高，且铁素体中C的溶 解度比奧氏体中低得多，因而容易在晶界上析出M23C6。如在高于800°C W上析出，多W颗 粒状在晶界形成，对脆性影响不大；如在600~70(TC时，则多在晶界上W网状析出，使合金 变脆。M23C6在晶界上W网状的析出速度很快，不仅使合金变脆，且因晶界贫化而引起严重 的晶界腐蚀。因此，为改善铁素体不镑钢的耐晶间腐蚀性能和初性，必须通过冶炼降低C含 量或采用强C、N化合物形成元素加 W固定。由于不可能完全将C去除，根据现有冶炼装备 水平，规定C《0. 015wt%。
[0024] N;N作为有害的间隙元素，在铁素体中的溶解度也很低，在合金化含量较高时，容 易生成化2N而降低铁素体不镑钢的耐腐蚀性能和初性，因此，必须通过冶炼尽量去除。由 于不可能完全将N去除，根据现有冶炼装备水平，规定N《0. 020wt %。
[00巧]Si ;Si在不镑钢中可用作脱氧剂、还原剂，能有效地提高不镑钢的高温抗氧化性 能，所形成的夹杂物为塑性娃酸盐夹杂，对抛光性能的不利影响较小。但过多的Si会导致 钢的塑性下降。规定Si《1. Owt%。
[0026] Μη ;Mn为扩大奧氏体区元素，在铁素体不镑钢中过量的Μη会导致双相组织而使加 工性能变差。规定Μη《1. Owt%。
[0027] P、S ;P、S在钢中为杂质元素，降低钢的高温塑性，在铁素体不镑钢热加工过程中， 易和其他因素一起作用而导致边裂等缺陷。此外，S还会降低铁素体不镑钢的耐点蚀性能。 因此，应尽量降低其含量。
[0028] A1 ;铅是种强脱氧剂.当钢中A1含量达到0. 005wt%时，即可起到脱氧作用，但当 铅含量过高时，容易出现氧化铅夹杂导致结晶器水口堵塞和最终产品的表面鱗折缺陷，因 此规定A1含量在0. 005~0. 06wt%之间。
[0029] Ca;当钢中化含量超过O.OOlOwt%时，可W有效地使镇铅尖晶石类脆性夹杂变 性，形成塑形夹杂，改善表面抛光性能。但是化含量超过0. 0050wt%时，所形成的含巧夹杂 物将降低铁素体不镑钢的耐腐蚀性能。因此，巧的含量为0. 0010~0. 0050wt%。
[0030] 本发明的一种具有良好折弯外观的铁素体不镑钢的制造方法，包括如下步骤： [00引]1)冶炼、铸造
[0032] 铁素体不镑钢，其化学成分重量百分比为；C《0. 015 %，N《0. 020 %， Si《1. 0%，Mn《1. 0%，P《0. 030%，S《0. 010%, Cr ;18 ~22%，Cu ;0. 30 ~0. 50%, Ni《0. 30%，佩；0. 3 ~0. 6%，A1 ;0. 005 ~0. 06%，Ca ;0. 0010 ~0. 005%，佩 > 10(C+N), 其余为化和不可避免的杂质；按上述成分进行冶炼并将钢水德注成铸昆；
[0033] 2)热社、卷取
[0034] 将铸昆加热至1100~118(TC后进行粗社，在750~85(TC完成精社，在600~ 65(TC进行卷取，得钢卷；
[0035] 3)开卷、退火、酸洗
[0036] 所得钢卷开卷后得钢带，退火温度950~loocrc，每毫米厚度钢带退火保温时间 1 ~3min ;
[0037] 4)冷社
[0038] 冷社压下量75 %~80 % ;
[0039] 5)再结晶退火
[0040] 退火温度950~lOOCrC，每毫米厚度钢带退火保温时间1~3min，铁素体晶粒尺 寸《20 μ m，得到成品具有良好折弯外观的铁素体不镑钢。
[0041] 进一步，步骤3)中，钢带在退火炉内运行速度25~40m/min。
[0042] 另，所得成品具有良好折弯外观的铁素体不镑钢的晶粒尺寸《20 μ m。所得成品具