专利名称：高性能b4003m货车用不锈钢制造方法
技术领域：
本发明涉及不锈钢带钢轧制技术，特别涉及铁素体不锈钢热轧生产和不锈钢热处理技术。
背景技术：
一般情况下，铁素体不锈带钢屈服强度偏低，为260 ^OMPa。为了制造货车用不锈钢，本领域技术人员往往通过提高钢中Mn、Cr等元素的含量来提高钢的强度。如公开号为CN101410M3的申请，公开了一种冲击吸收特性优异的结构构件用不锈钢板，其Cr、Ni、 Mn、Cu的含量均偏高，虽然提高了强度，却使其焊接性能和低温冲击性能降低，不能够满足变形加工的需要。为了改善钢的焊接性能，本领域技术人员往往采用加入合金元素的方法。如公开号为EP1323841的专利，公开了一种用于铁路车辆的马氏体不锈钢薄板，其中加入了合金以改善材料的焊接性能，但同时也大大增加了成本。此外，普通铁素体不锈钢采用1100 1180°C的板坯加热温度，热轧带钢的终轧温度约930°C。带钢卷取前的冷却温度较高，在带钢热轧完成后，不做特别的冷却处理。带钢的卷取温度一般控制在750 850°C。此类铁素体不锈带钢热轧后，还需进一步冷轧至薄规格，方可用于制造铁路货车，因而使得制造工艺相对复杂，增加了制造成本。因此，亟需一种具备高强度和焊接性能，且生产成本较低的货车用不锈钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁路货车用高屈服强度、高耐磨性、抗一般性综合腐蚀的铁素体不锈钢材料。为实现上述目的，本发明所提供的钢，其成分质量百分比含量为C :0. 010 0. 015，Si 0. 20 0. 60，Mn :0. 80 2. 5，Cr :11. 0 13. 0，P 彡 0. 040，S 彡 0. 010，Ni 0. 60 1. 5，N 彡 0. 020，Cu 彡 0. 20，0 彡 0. 0050，Ti 0. 10 0. 30，C+N 彡 0. 030，其余
为狗和不可避免的杂质。为实现上述目的，本发明还进一步提供了一种不锈钢，其成分质量百分比含量为 C 0. 010 0. 015，Si 0. 20 0. 60，Mn :1. 40 1. 60，Cr :11. 5 12. 5，P 彡 0. 040，S 彡 0. 010，Ni 0. 80 1. 0，N :0. 007 0. 015，Cu ^ 0. 20,0 ^ 0. 0050，Ti :0. 15 0. 25， C+N ^ 0. 030，其余为！^和不可避免的杂质。此外，本发明还提供了上述钢材料的一种制造方法，依次包括冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗。优选地，所述热轧依次包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取。优选地，所述退火在罩式炉内进行，温度为700 750°C ；升温速度为200°C /小时；保温时间为30mm/小时。优选地，所述加热依次包括热回收段、预热段、加热I段、加热II段和均热段。
优选地，所述粗轧变形率为75% 85%，末道次轧制变形速度范围为SiT1 12s—1，出口温度大于980°C。优选地，所述精轧的末道次轧制变形速度范围为60s—1 90s—1，出口温度大于 950 "C。优选地，所述冷却速度控制在30 60°C /S。优选地，所述卷取温度为760°C。优选地，所述热回收段温度为700°C 900°C，加热时间为45 55分钟。优选地，所述预热段温度为700°C 900°C，加热时间为30 40分钟。优选地，所述加热I段温度为900 1000°C，加热时间为30 40分钟。优选地，所述加热II段温度为1000 1100°C，加热时间为30 40分钟。优选地，所述均热段温度为1090 1100°C，保温时间为30 40分钟。下面将进一步说明本发明。本发明钢中C的含量较低，并添加了不足1 %的Ni，使得高温钢中奥氏体组织比例较高，在空冷至室温条件下，可获得铁素体+马氏体双相组织。按照不锈钢空冷后的组织定义该钢种，属于铁素体+马氏体双相不锈钢。以下将本发明钢成分的设计进行说明C =C是不锈钢中的重要元素，本发明属于低碳!^e-Cr不锈钢，C在钢中有扩大奥氏体区的作用，可以提高铁的强度，但又显著降低钢的塑、韧性。然而，C的增加易于与钢中Cr 结合，在晶界形成富铬碳化物，导致Cr贫化而引起晶间腐蚀和耐蚀性的下降。因此，控制C 质量百分含量为0. 010 0. 015。Si =Si含量的增加，会使钢的塑、韧性下降，耐蚀性降低，从而影响钢的焊接性。因此，应尽可能降低钢中硅含量。本发明控制其质量百分含量为0. 20 0. 60。Mn =Mn是奥氏体形成元素，可用来代替钢中昂贵的Ni元素，但仅限于在组织上为获得奥氏体耐代Ni，不能在耐蚀性方面代镍。Mn的加入量过多对耐蚀性无益。Cr 随着钢中Cr含量增加，晶间腐蚀敏感性下降，钢的强度也会提高，但钢的塑性、韧性和冷成型性等会有所降低。Cr能显著提高不锈钢的抗氧化性、抗硫化性以及高温强度。P :P在钢中为杂质元素，对钢的塑、韧性、耐蚀等性能有害，在生产过程中尽可能降低钢中P含量，减少其有害作用。S :S在钢中为杂质元素，对钢的高温塑性、韧性、耐蚀性能均不利，在生产过程中尽可能降低钢中S含量，减少其有害作用。Ni =Ni为奥氏体形成元素。可能促进不锈钢钝化膜的稳定性，可使具有脆性转变温度的一些不锈钢的脆性温度下移。Ni可以提高钢的冷成型性和焊接性。N :N是奥氏体形成元素，可以提高钢的强度，却对铁素体不锈钢的低温冲击能力存在不利影响。在含Nb、Ti的不锈钢中促进氮化物的析出，不利于钢耐晶间腐蚀能力的稳定和提高。Cu 随着钢中Cu含量的增加，不锈钢的热塑性降低，从而影响钢的热加工性能。因此控制其质量百分含量为< 0. 20。0:0对钢的纯净度有不利影响，随着0含量的提高钢中氧化物夹杂增加，影响钢的表面质量和性能。因此钢中0含量尽可能控制较低水平。控制0含量主要是考虑钢中氧含量与夹杂物含量有关系，控制总0含量可以尽可能降低夹杂物含量，提高成型性。Ti =Ti为稳定化元素，又是铁素体形成元素，在钢中与碳、氮的结合力强，通过与C 的结合形成TiC，避免了 Cr与碳化合物的形成，提高了钢的耐晶间腐蚀的能力。但是过多 Ti的加入，会使钢的表面质量恶化。优选质量百分含量为0. 15 0. 25，既保证钢的耐腐蚀性能，又主要考虑保证材料表面质量。C+N:避免C、N元素在钢的总量过高引起钢的低温韧性的降低。当钢中C+N含量 ^ 0. 030时，通过工艺控制可使钢的_40°C冲击功达到40J以上。同时，本发明控制不锈钢的制造工艺条件在钢的奥氏体区(950 IlO(TC)完成带钢热轧，可以避免第二相组织对热变形的不利影响。在带钢热轧完成后，迅速冷却至760°C可以保留带钢轧制变形过程中充分细化的晶粒状态、析出物的弥散分布状态、组织中的高位错状态，为提高钢的产品屈服强度奠定良好的基础。带钢在760°C完成卷取，并空冷至室温，完成了部分奥氏体向铁素体组织的转变， 为带钢下一步热处理奠定基础。热轧带钢在罩式炉内退火处理。罩式退火炉带有内、外罩，钢卷竖直放置于内罩， 内外罩之间用燃气加热。钢卷立式可层垛，一个炉子可垛放3 4个钢卷，以钢卷装满罩式炉为准。炉子内部有强制对流风机，便于均勻炉内的温度，提高钢卷的加热速度。带钢厚度可以为3 30mm，宽度不限，带钢钢卷重量小于30t。带钢钢卷经整体加热到700 750°C 的温度后，保温时间20 30小时，具体保温时间按30mm/小时计算。然后钢卷随炉冷却至 500°C，去除外罩，继续冷却至400°C以下后，可以去除内罩。钢卷经热处理后，带钢力学性能可以达到目标要求，并且使带钢性能均勻化。与现有热轧热成形用钢板相比，本发明具有以下有益效果采用本发明的工艺方法，可以充分利用热轧生产工艺，将热轧工艺和热处理相结合，实现了带钢性能均勻化，提高了带钢屈服强度和延伸率性能水平。并为带钢的焊接性能的提高创造了良好的基材条件。本发明的方法可以使钢的成分得到有效利用，在获得相同高强度的条件下，降低了带钢成品的生产成本，节约了合金原料资源，改变了铁素体不锈钢强度难以提高的技术瓶颈，使低成本铁素体-马氏体不锈钢在热处理后得到较高的屈服强度和抗拉强度性能， 并且有较好的的塑性，满足变形加工的需要。经过该工艺生产的B4003M货车用不锈钢组织晶粒度充分细化，晶粒直径达到2 8μπι。钢中的钛化物、铌化物弥散析出，由于热处理温度较低，带钢组织中的位错密度较大， 综合上述因素，晶粒细化、钛铌化物的弥散析出、较大的位错密度均起到了使带钢强度的作用，并保证了带钢具有较好的延伸性能。本发明带钢屈服强度达到350MPa以上，延伸率达到25%以上。在整个带钢长度上，带钢性能十分均勻，提高了成品带钢的成材率。
具体实施方式
按照本发明钢种的化学成分要求，经冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗以制造不同规格的钢材料样品。表1为实施例钢的化学成分，表2是工艺过程的控制温度，表3是实施例钢在所述温度下保温20小时后的力学性能，依据国标GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法测得。表1实施例的化学成分(wt % )
权利要求
1.一种高性能B4003M货车用不锈钢，其成分质量百分比含量为 C 0. 010 0. 015Si 0. 20 0. 60 Mn 0. 80 2. 5 Cr 11. 0 13. 0 P 彡 0. 040 S 彡 0. 010 Ni 0. 60 1. 5 N 彡 0. 020 Cu 彡 0. 20 0 ^ 0. 0050 Ti 0. 10 0. 30 C+N 彡 0. 030其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种高性能B4003M货车用不锈钢，其成分质量百分比含量为 C 0. 010 0. 015Si 0. 20 0. 60 Mn 1. 40 1. 60 Cr 11. 5 12. 5 P 彡 0. 040 S 彡 0. 010 Ni 0. 80 1. 00 N 0. 007 0. 015 Cu 彡 0. 20 0 ^ 0. 0050 Ti 0. 15 0. 25 C+N 彡 0. 030其余为Fe和不可避免的杂质。
3.制造如权利要求1或2所述的不锈钢的方法，其特征在于，所述方法依次包括冶炼、 连铸、热轧、退火、酸洗。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热轧依次包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述退火在罩式炉内进行，温度为700 7500C ；升温速度为200°C /小时；保温时间为30mm/小时。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加热依次包括热回收段、预热段、加热I 段、加热II段和均热段。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粗轧变形率为75% 85 %，末道次轧制变形速度范围为SiT1 lk—1，出口温度大于980°C。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述精轧的末道次轧制变形速度范围为60s"1 90s"1,出口温度大于9500C。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷却速度控制在30 60°C/S。
10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卷取温度为760°C。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热回收段温度为700°C 900°C，加热时间为45 55分钟。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预热段温度为700°C 900°C，加热时间为30 40分钟。
13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热I段温度为900 1000°C，加热时间为30 40分钟。
14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热II段温度为1000 1100°C，加热时间为30 40分钟。
15.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述均热段温度为1070 1120°C，保温时间为30 40分钟。
全文摘要
本发明涉及一种高性能B4003M货车用不锈钢，其成分质量百分比含量为C0.010～0.015，Si0.20～0.60，Mn0.80～2.5，Cr11.0～13.0，P≤0.040，S≤0.010，Ni0.60～1.5，N≤0.020，Cu≤0.20，O≤0.0050，Ti0.10～0.30，C+N≤0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。所述不锈钢屈服强度达到350MPa以上，延伸率达到25％以上。在整个带钢长度上，带钢性能十分均匀，提高了成品带钢的成材率。
文档编号C21D9/663GK102260833SQ20101018405
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者刘竑, 叶晓宁 申请人:宝山钢铁股份有限公司