专利名称：一种马氏体不锈钢及其不锈钢扁带的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢材料，特别涉及一种马氏体不锈钢及其不锈钢扁带的制备方法。
背景技术：
亚稳定奥氏体不锈钢形变诱发马氏体钢扁带是马氏体钢的一种，它是指亚稳定奥氏体通过铸锻、形变产生马氏体。获得的马氏体不锈钢丝，再经过冷轧获得超高强度形变马氏体钢扁带。该扁带对于汽车工业、石油化工、航空工业、航天、生物医学所需高强度低成本弹性元件、形状记忆合金及结构材料有着重大的意义。 近年来，随着尖端技术的高速发展，对高性能的设备和机器都有新的要求，进而对用于这些高性能设备和机器上的零部件的强度也有更高的要求，同时还要求具有高韧性。上世纪80、90年代国内外大量使用马氏体时效钢，它具有更高的强度和优良的韧性，制造加工容易，焊接性能优良等诸多的优点胜于其他在当今开发的所有材料中，它是强韧性最高的钢种。马氏体时效钢有三个典型类别，S卩ISNi、20Ν 、25Ν ，其中以ISNi钢制造最容易且应用也最广。但这类超高强度马氏体钢含有大量钴、钼、镍元素，成本极高。本世纪初，国内外倡导资源节约，采用节镍节钴的形变超高强度马氏体钢制作弹性元件逐渐成为潮流。如果在Ms点以上对奥氏体进行塑性变形，会诱发马氏体转变而引起仏点升高到 Md,同样塑性变形也可以使As下降到Md和Ad分别称为形变马氏体点和形变奥氏体点。因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体，常称为形变马氏体，同样形变诱发马氏体逆转变而产生的奥氏体称为形变奥氏体。Md的物理意义可以获得形变马氏体的最高温度。若在高于Md点的温度对奥氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体转变的作用。Ad的物理意义可以获得形变奥氏体的最高温度。若在低于Ad点的温度对马氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体逆转变的作用。形变诱发马氏体转变的原因根据Ms点的物理意义可知，形变之所以能诱发马氏体转变，是因为塑性变形为相提供了一定的相变驱动力。若机械驱动力可全部代替化学驱动力，Md点已上升到Ttl (马氏体与奥氏体两相热力学平衡温度)，但这要求一种合适的变形方式以提供足够的机械驱动力。按马氏体相变的热力学条件，我们可以知道Md的上限和Ad的下限均为T。。目前国内还没有用亚稳定奥氏体不锈钢丝材经冷轧成扁带而绕制的弹性元件。由于是用丝材直接轧制而成，其产品中钢材的轧制变形流线没有被破坏，因此能得到很好的强度和弹性。这类产品力学性能优良，可反复装拆使用，并且由于其良好的抗腐蚀性能，在国民经济诸多领域大有发展前途和广泛推广应用的产品。由于该类扁带所用材料需要特殊冶炼和丝材压扁冷轧加工，强度、硬度要求高，尺寸要求严，径厚比大，在国内尚属空白。而在国外该类产品已得到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种低成本超高强度形变马氏体不锈钢扁带，填补我国在该类材料上的空白，填补国外类似材料的不足，减少马氏体不锈钢扁带的成本。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种马氏体不锈钢，其特征在于其化学成分按重量百分比计为c :0. 02 0. 06 % ； Si 0. 3 0. 5 % ；Mn :1. 0 1. 5 % ；Ni :8. 5 9. 0 % ；Cr :17. 5 18. 5% ；Ti :0. 4 0. 6% ； P 彡 0. 009% ；S 彡 0. 009% ；余量为 Fe。上述马氏体不锈钢制备扁带的方法，包括以下步骤
a)、按重量百分比称取各化学成分；
按照镍铬当量法则，通过各化学元素成分设计与分析，按各化学成分的重量百分比进行配料；
b)、真空感应熔炼；
真空感应熔炼采用2次精炼工艺；
第一次精炼在(1530 1560)士5°C的温度下，真空度控制在1 6Pa，精炼10 20分
钟；
第2次精炼在(1530 1560)士5°C的温度下，真空度控制在1 2X10^3以上，精炼 10分钟，以控制成分偏析，然后进行电磁搅拌； C)、浇注重熔电极棒
将经过2次真空感应熔炼的钢水采用细流中速均勻浇注，浇注时间为12 18秒，浇注温度控制温度至在(1530 1560)士5°C首次获得重熔电极棒；浇注时尽可能做到低温勻速浇注；
d)、电渣重熔获得钢锭
采用CaF-TiO2-Al2O3系渣系进行电渣重熔，获得钢锭；
e)、锻造钢坯
将电渣重熔获得的钢锭锻造成截面边长为40 80mm的方坯，通过超声波探伤、渗透探伤后再进行精整；如果方坯截面太小了，热轧不方便；
f)、加工圆条
将精整后的钢坯在(850 1160) 士5°C的温度下将方坯热轧成Φ8 Φ14πιπι的圆条； Φ8 Φ 14mm都可以，但越粗越不利于丝材拉拔，小于Φ8后，不利于表面的精整；
g)、固溶处理
在1070士 10°C的温度下保温时间3(Γ60分钟，然后进行水淬，圆条钢丝经过固溶热处理获得亚稳定的奥氏体不锈钢丝材坯料；钢在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化；固溶处理的温度不能超过1080°C，温度高出5°C，钢的晶粒粗化，影响性能；
h)、拉拔成丝
将奥氏体不锈钢丝材坯料以每一次40 70%的变形度进行多次拉拔，最后一次的拉拔变形度控制在20 40%，获得形变诱发马氏体不锈钢丝材；
i)、制作扁带将马氏体不锈钢丝材通过轧压获得高精度的形变马氏体不锈钢扁带。优选的，在步骤i中，马氏体不锈钢丝材截面面积成品扁带截面面积=1 :1.2 1. 4。扁带使用状态一般为回火态，也可变形态+去应力回火+低温回火稳定化处理。回火热处理温度为420°C。亚稳定的奥氏体不锈钢丝材坯料要经过多个中间过程的丝材拉拔；中间过程的丝材拉拔变形度控制在40 70%，钢丝在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化，最后一道次的丝材变形度控制在20 40%，获得形变诱发马氏体不锈钢成品丝材；通过拟合扁带的面积，根据扁带的制作规律，我们总结出成品丝材面积控制在成品扁带面积的 1. 2 1. 4倍，通过调整轧棍直径、轧制道次控制宽厚比，获得高精度的形变马氏体不锈钢扁带。最终形变马氏体不锈钢扁带的强化主要由形变马氏体的强化以及诱发的形变马氏体钢形变的强化贡献。本发明的技术方案为对新合金的成分进行全新的设计及加工制备工艺的技术提高。本发明材料的设计成分和国内外对比合金成分列于表1。表1本发明合金成分和国内外对比合金成分
权利要求
1.一种马氏体不锈钢，其特征在于其化学成分按重量百分比计为c :0. 02 0. 06 % ；Si 0. 3 0. 5 % ;Mn :1. 0 1. 5 % ；Ni :8. 5 9. 0 % ；Cr :17. 5 18. 5% ；Ti :0. 4 0. 6% ；P 彡 0. 009% ；S 彡 0. 009% ；余量为 Fe。
2.用权利要求1所述马氏体不锈钢制备扁带的方法，其特征在于包括以下步骤a)、按重量百分比称取各化学成分；按照镍铬当量法则，通过各化学元素成分设计与分析，按各化学成分的重量百分比进行配料；b)、真空感应熔炼；真空感应熔炼采用2次精炼工艺；第一次精炼在(1530 1560)士5°C的温度下，真空度控制在1 6Pa，精炼10 20分钟；第2次精炼在(1530 1560)士5°C的温度下，真空度控制在0. 1 0. 02Pa，精炼10分钟，以控制成分偏析，然后进行电磁搅拌； C)、浇注重熔电极棒将经过2次真空感应熔炼的钢水采用细流中速均勻浇注，浇注时间为12 18秒，浇注温度控制温度至在(1530 1560) 士5°C首次获得重熔电极棒；d)、电渣重熔获得钢锭采用CaF-TiO2-Al2O3系渣系进行电渣重熔，获得钢锭；e)、锻造钢坯将电渣重熔获得的钢锭锻造成截面边长为40 80mm的方坯，通过超声波探伤、渗透探伤后再进行精整；f)、加工圆条将精整后的钢坯在(850 1160) 士5°C的温度下将方坯热轧成Φ8 Φ14πιπι的圆条；g)、固溶处理在1070士 10°C的温度下保温时间3(Γ60分钟，然后进行水淬，圆条钢丝经过固溶热处理获得亚稳定的奥氏体不锈钢丝材坯料；钢在冷加工过程中必须适时进行固溶处理以消除冷作硬化；h)、拉拔成丝将奥氏体不锈钢丝材坯料以每一次40 70%的变形度进行多次拉拔，最后一次的拉拔变形度控制在20 40%，获得形变诱发马氏体不锈钢丝材；i)、制作扁带将马氏体不锈钢丝材通过轧压获得高精度的形变马氏体不锈钢扁带。
3.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢制备扁带的方法，其特征在于在步骤i中，马氏体不锈钢丝材截面面积成品扁带截面面积=1 :1. 2 1. 4。
全文摘要
本发明公开了一种马氏体不锈钢及其不锈钢扁带的制备方法，其化学成分按重量百分比计为C0.02～0.06﹪；Si0.3～0.5﹪；Mn1.0～1.5﹪；Ni8.5～9.0﹪；Cr17.5～18.5%；Ti0.4～0.6%；P≤0.009%；S≤0.009%；余量为Fe。上述马氏体不锈钢制备扁带的方法，包括以下步骤a)、按重量百分比称取各化学成分；b)、真空感应熔炼；c)、浇注重熔电极棒；d)、电渣重熔获得钢锭；e)、锻造钢坯；f)、加工圆条；g)、固溶处理；h)、拉拔成丝；i)、制作扁带。本发明的材料是通过镍铬当量的严格控制C、Ti的比例及合金元素的优化，材料通过EVR冶炼，添加合金化元素C、Si，Mn、Ti，满足形成亚稳定奥氏体组织，在通过丝材拉拔获得预变形马氏体相变的丝材，再通过扁带轧制获得超高强度形变马氏体钢扁带。
文档编号C21D8/06GK102251191SQ201110204519
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者刘庆宾, 张十庆, 李方, 王东哲, 王宏, 聂尊誉, 邹兴政 申请人:重庆仪表材料研究所