一種鐵素體不銹鋼及其制備方法與流程(純鐵,奧氏體,馬氏體和鐵素體定義)
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本文導讀目錄：
一種鐵素體不銹鋼及其制備方法與流程
1.本發明涉及一種高強度鐵素體不銹鋼制備的技術，屬于不銹鋼技術領域。
3.06cr19ni10不銹鋼是一種典型的300系奧氏體不銹鋼，其化學成分重量百分比為：c:0.07％，si:0.75％，mn:2.0％，cr:17.5％～19.5％，ni:8.0％～10.5％，n:0.10％，其余為fe和不可避免的雜質，然而該奧氏體不銹鋼存在屈服強度不高的問題。
5.10cr17不銹鋼是一種典型的鐵素體不銹鋼，其化學成分重量百分比為：c:0.12％，si:1.0％，mn:1.0％，cr:16.0％～18.0％，ni:0.75％，其余為fe和不可避免的雜質，然而該奧氏體不銹鋼存在屈服強度和抗拉強度均不高的問題。
8.鐵素體不銹鋼兼具較好的耐蝕性和焊接性等優點于一體，且可有效節約ni、mn等貴重元素，是不銹鋼類別，對構建資源節約型社會和發展循環經濟具有顯著的促進作用。
因此，針對當今對鋼結構材料的長壽命、高強度、易焊接、可接受成本的要求不斷增加，開發高強度鐵素體不銹鋼是不銹鋼技術領域創造發明的主攻方向之一。
10.由于高強度鐵素體不銹鋼的制造門檻高，技術含量高，熱處理難度高，稍有不慎便難以達到預期性能。
因此目前國際通行的鐵素體不銹鋼標準(美標、日標、歐標、國標)不限定ni含量下限，但將ni含量上限限定在0.75％以內，適合采用大高爐普碳鐵水+aod合金化。
12.傳統的低鎳或無鎳型鐵素體不銹鋼從高溫到室溫時的組織都是純鐵素體，熱處理過程無需考慮相變影響，只要保溫溫度能夠避開幾個脆性區間，盡快消除軋制過程中形成的晶粒織構即可。
而對于制備鎳含量較高的鐵素體不銹鋼來說，由于鎳是奧氏體形成元素，在鐵素體不銹鋼中，隨著鎳含量的增加，材料高溫組織不再是純鐵素體，金屬間化合物的形成機理及其對不銹鋼性能的影響將更為復雜，工藝控制窗口也較傳統低鎳鐵素體不銹鋼更為精確，并且需要利用不同的鎳含量和熱處理工藝控制馬氏體質點的分布及形態，以達到所需的不同的理化性能。
16.一種鐵素體不銹鋼，其化學成分按重量百分比含量包括：c0.01％～0.1％，si0.1％～1.0％，mn0.1％～1.0％，cr16.0％～23.0％，ni0.5％～2.0％，n≤0.03％，其余為fe和不可避免的雜質。
18.上述鐵素體不銹鋼，作為一種優選實施方式，所述鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度≥360mpa，抗拉強度≥510mpa，斷后伸長率≥20％，硬度≤hrb95。
20.上述鐵素體不銹鋼，作為一種優選實施方式，所述鐵素體不銹鋼的鎳含量為0.8％～2.0％(例如，0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、1.9％)時，所述鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度≥400mpa，抗拉強度≥600mpa，斷后伸長率≥17％，硬度≤hrb95，所述鐵素體不銹鋼材料適合鋼結構用途。
22.上述鐵素體不銹鋼，作為一種優選實施方式，所述鐵素體不銹鋼的金相組織是鐵素體基體中析出有馬氏體第二相。
24.一種上述鐵素體不銹鋼的制備方法，依次包括以下工序：紅土鎳礦燒結、高爐冶煉低鎳鐵水、aod轉爐冶煉、lf精煉爐精煉、連鑄、熱軋和熱處理；其中，所述連鑄工序得到的連鑄坯經熱軋后，在鐵素體區或鐵素體奧氏體雙相區溫度區間進行熱處理。
27.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，在aod轉爐冶煉工序中，在aod氧化階段補加高碳鉻鐵，或在aod還原階段補加低碳鉻鐵或微碳鉻鐵，控制精煉鋼水的鉻含量范圍為16.0％～23.0％(例如，17.0％、18.0％、19.0％、20.0％、21.0％、22.0％)。
29.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述lf精煉爐精煉工序中，鋼水溫度在1650～1750℃(例如，1660℃、1680℃、1700℃、1720℃、1740℃)時，向鋼水中吹氧，與鋼水中的碳元素反應，形成co，控制鋼水中碳含量范圍為0.01％～0.1％(例如，0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％)。
31.本發明通過在精煉工序中在1650～1750℃范圍內吹氧，和精煉全程吹氬操作，調整精煉鋼水的碳含量范圍為≤0.1％，氮含量范圍為≤0.03％。
34.由于材料的鎳含量決定了高溫和室溫的組織構成，因此，在高溫的鐵素體區或鐵素體奧氏體雙相區進行熱處理主要取決于材料的鎳含量。
36.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，當熱軋帶鋼的鎳含量為0.5％-0.8％時，可選擇連續退火或整卷退火進行熱處理；即，針對0.5％-0.8％ni含量，選擇連續退火可以得到較高的強度用于結構用途，選擇整卷退火可以得到較低的強度用于冷軋用途。
38.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述熱處理工序中，當熱軋帶鋼的鎳含量為0.8％～2.0％時，退火溫度優選700～800℃，采用整卷退火進行熱處理，即，使用箱式或罩式退火爐進行熱處理。
40.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述熱處理工序中，當所述鐵素體不銹鋼用作冷壓延用途時，采用整卷退火進行熱處理，即使用箱式或罩式退火爐對熱軋帶鋼進行軟化。
42.上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述熱處理工序中，整卷退火時采用空冷或風冷方式冷卻至室溫；優選地，所述熱處理工序中，熱軋帶鋼放入高溫箱式退火爐中升溫至700～850℃，保溫20h以上(例如，22h、25h、28h、30h)之后隨爐冷卻，冷卻至300℃以下(例如，280℃、250℃、200℃)出爐空冷。
這里，連鑄坯經熱軋后，在鐵素體奧氏體雙相區溫度區間進行熱處理。
45.本發明所述的鐵素體不銹鋼中，鎳以固溶的形式存在于基體中，鎳作為一種奧氏體形成元素，在保溫-冷卻過程中會在金相組織保留少量的奧氏體馬氏體質點，阻止鐵素體晶粒的過分長大，細化晶粒，顯著提高鐵素體不銹鋼的室溫力學性能，特別是強度和韌性。
49.本發明中，以上技術特征在不相互沖突的條件下，可以自由組合形成新的技術方案。
51.(1)對比10cr17不銹鋼，本專利所述高強度鐵素體不銹鋼，根據含鎳量的不同，屈服強度提高100～300mpa，斷后延伸率保持在17％～35％范圍，擴大了中鉻鐵素體不銹鋼的應用范圍。
53.(3)本發明采用“一火成材”熱處理方法，僅需一次熱處理即可達到所述高強度鐵素體不銹鋼所需的力學性能。
55.圖2為本發明實施例1制備的鐵素體不銹鋼的金相組織圖(10m)。
57.下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
應理解，這些實施例僅用于本發明而不用于限制本發明的范圍。
對外應理解，在閱讀了本發明的內容之后，本領域技術人員對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本技術所附權利要求書所限定的范圍。
59.一種鐵素體不銹鋼，其化學成分按重量百分比含量包括：c0.02％，si0.38％，mn0.48％，cr16.41％，ni0.72％，n0.02％，其余為fe和不可避免的雜質。
62.aod轉爐：對高爐出鐵的鐵水進行精煉。
在aod氧化階段補加不含鎳爐料，如普碳廢鋼或400系廢不銹鋼等，控制精煉鋼水的鎳含量為0.72％；在aod氧化階段補加高碳鉻鐵，控制精煉鋼水的鉻含量為16.41％。
65.熱處理：將連鑄工序得到的連鑄坯經熱軋后，在鐵素體奧氏體兩相區進行熱處理：熱軋整卷帶鋼放入高溫箱式退火爐中升溫至835℃，保溫72h后隨爐冷卻，280℃出爐空冷，得到鐵素體不銹鋼。
67.本實施例中得到的鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度369mpa，抗拉強度519mpa，斷后伸長率32％，硬度為82.2hrb，該鐵素體不銹鋼材料適合冷軋及冷成型用途。
69.一種鐵素體不銹鋼，其化學成分按重量百分比含量包括：c0.02％，si0.37％，mn0.61％，cr16.17％，ni1.21％，n0.01％，其余為fe和不可避免的雜質。
74.lf精煉爐：將aod轉爐精煉后的鋼水轉入lf精煉。
鋼水溫度在1650℃時，向鋼水中吹氧，氧氣與鋼水中的碳元素反應，形成co，控制鋼水中碳含量范圍0.02％；精煉全程吹氬，在鋼水中形成真空氣泡帶走氮元素，控制氮含量范圍為0.01％。
77.本實施例經熱處理后得到的鐵素體不銹鋼，其鐵素體基體中析出有馬氏體第二相；該鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度502mpa，抗拉強度623mpa，斷后伸長率20％，硬度為90.7hrb，該鐵素體不銹鋼材料適合鋼結構用途。
79.一種鐵素體不銹鋼，其化學成分按重量百分比含量包括：c0.03％，si0.46％，mn0.32％，cr16.18％，ni0.66％，n0.02％，其余為fe和不可避免的雜質。
84.lf精煉爐：將aod轉爐精煉后的鋼水轉入lf精煉。
鋼水溫度在1675℃時，向鋼水中吹氧，氧氣與鋼水中的碳元素反應，形成co，控制鋼水中碳含量范圍0.03％；精煉全程吹氬，在鋼水中形成真空氣泡帶走氮元素，控制氮含量范圍為0.02％。
87.圖3示出了本實施例經熱處理后的鐵素體不銹鋼的金相組織圖。
由圖3可以看出，本實施例中經熱處理后得到的鐵素體不銹鋼，其鐵素體基體中析出有馬氏體第二相；該鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度442mpa，抗拉強度598mpa，斷后伸長率21％，硬度為90.7hrb，該鐵素體不銹鋼材料適合鋼結構用途。
89.一種鐵素體不銹鋼，其化學成分按重量百分比含量為：c0.02％，si0.34％，mn0.35％，cr16.03％，ni0.10％，n0.05％，其余為fe和不可避免的雜質。
91.高爐鐵水：以普通塊礦(w(fe)≥50％)為鐵源，經過燒結，制成燒結礦。
在高爐內通過還原反應制成低鎳鐵水，出鐵的鐵水中不含鎳。
93.lf精煉爐：將aod轉爐精煉后的鋼水轉入lf精煉。
鋼水溫度在1690℃時，向鋼水中吹氧，氧氣與鋼水中的碳元素反應，形成co，控制鋼水中碳含量范圍0.02％；精煉全程吹氬，在鋼水中形成真空氣泡帶走氮元素，控制氮含量范圍為0.05％。
96.本對比例經熱處理后得到的鐵素體不銹鋼為典型的純鐵素體不銹鋼，該鐵素體不銹鋼的力學性能為：屈服強度325mpa，抗拉強度498mpa，斷后伸長率31％，硬度為73.5hrb，該鐵素體不銹鋼材料適合冷軋及冷成型用途。
純鐵,奧氏體,馬氏體和鐵素體定義
這種隨溫度變化．固態金屬由一種晶格轉變為另一種晶格的現象，稱為同素異晶轉變．。
碳溶于一Fe鐵中的固溶體，稱為奧氏體，用符號A表示。
它仍保持護鐵的面心立方品格，其有良好的塑性和低的變形攏力，適合于鍛造。
由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，稱為珠光體．用符號P表示。
珠光體的性能介于硬的滲碳體和軟的鐵素體之間，硬度適中，強度較好，脆性不大。
鐵素體馬氏體和奧氏體的區別.pdf
鐵在固態有兩種晶體結構，一是體心立方結構（存。
碳是鋼中另一主要元素，對鋼的組織和性能起重要作。
是溶入鐵中與鐵形成固溶體（兩種以上化學組分互相溶解而形成的均勻固相）；另一是與鐵。
鐵素體；溶于鐵中形成的固溶體稱奧氏體，其。
那么以上的內容就是關于一種鐵素體不銹鋼及其制備方法與流程的介紹了，純鐵,奧氏體,馬氏體和鐵素體定義是小編整理匯總而成，希望能給大家帶來幫助。
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