本發明屬于不銹鋼生產技術領域，尤其涉及一種無磁不銹鋼及其生產方法。

　　背景技術：

　　眾所周知，磁性是電子設備用不銹鋼件中經常遇到的一類問題，攝像頭部件、導航儀及手機結構件等均希望使用無磁性的材料。雖然304(cr-ni)，316l(cr-ni-mo)奧氏體不銹鋼常規上歸屬于無磁性鋼，但是因為成分差異或加工的影響，往往殘留或產生一定的磁性。而一般奧氏體不銹鋼受成分限制，奧氏體穩定元素含量不足，常溫下鋼中一般含有5～10％左右的δ鐵素體，因而略帶有磁性。同樣因為奧氏體不夠穩定，其在冷加工過程中伴隨部分奧氏體組織轉變為形變馬氏體組織，由于δ鐵素體與馬氏體都屬于強磁性組織，304、316l不銹鋼因此在加工及其使用過程中呈現不同的磁性。

　　衡量不銹鋼磁性的技術參數是相對導磁率(μr)，是特殊介質的磁導率和真空磁導率(μ0)的比值，儀器儀表及標準件的無磁要求為μr≤1.01或更低。特別是精密件以及加工要求較高的標準件在計算機數字控制機床(cnc)加工時，如帶有磁性將嚴重影響其加工性能。如計算機數字控制機床(cnc)加工時易引起加工刀片細小的金屬屑聚集，影響刀片的使用壽命且產品加工時易吸附加工產生的金屬粉末，且不易除去，嚴重影響產品品質與精度。

　　現有技術中，310鋼種雖然也能夠達到無磁效果,但由于多數電子產品屬于智能穿戴類產品，長期處于人體汗液、體液等高氯離子腐蝕環境中，其耐蝕性不足，限制了其在某些方面的應用，目前的研究一直致力于開發高耐蝕，無磁性的奧氏體不銹鋼。

　　高錳無磁鋼由于耐蝕性較差，注定其只能應用于一些對耐蝕性要求不高的場合，形成與無磁不銹鋼在工業應用上互補的局面。而進入2l世紀以來，ni、cr含量已不再是制約我國無磁不銹鋼發展的主要因素，從人力成本的不斷增加和現代化設備全壽命周期綜合成本和可維護性的角度來看，開發高cr-ni-mo無磁不銹鋼對于精密儀表和高端大型裝備零部件的制造顯得尤為迫切，其使用成本也會隨著使用壽命的顯著延長而大幅降低，因此，對電子設備、精密機械等行業材料產品質量提升，產業升級有重要作用。

　　中國專利申請，申請號201310039502.0，申請日2013.02.01，授權公告日2014.12.03，授權公告號cn103060523b，公開了“一種無磁不銹鋼的冶煉方法”，但其側重于品質方面裂紋的改善，而且僅適用于0cr16ni14和0cr18ni12無磁鋼生產，產品中不含mo元素。鋼種中添加了大量的奧氏體形成元素ni，在冷加工中，奧氏體元素ni對擴大奧氏體相區，防止馬氏體形成有積極作用，另一方面，mo雖然是鐵素體元素，但mo的提高，對cl-離子的腐蝕有巨大作用，雖然mo的增加使不銹鋼的冷加工磁導率上升趨勢，但通過大量的奧氏體元素平衡相，在提高冷加工性能同時大幅降低點腐蝕的趨勢。

　　中國專利申請，申請號201610722915.2，申請日2016.08.25，申請公布日2016.12.21，申請公布號cn106244944a，公開了“一種無磁不銹鋼盤條及其生產方法”，其產品同樣不含有mo元素，無法解決人體汗液等cl離子腐蝕問題，而且其奧氏體元素含量偏低，在冷加工變形過程中，會有馬氏體生成，導致磁通量上升，無法滿足電子設備用材要求。

　　技術實現要素：

　　針對現有技術無磁不銹鋼由于合金含量偏低，不含mo元素等原因，不能兼顧無磁性、加工性和耐蝕性要求，本發明為兼顧以上性能要求，滿足電子產品需要，調整316l不銹鋼產品成分，同時對煉鋼中的有害元素s、p進行控制，進行超低脫硫脫碳技術開發，確保煉鋼成分。同時鋼液在高溫時氧化性強，需要在抑制cr氧化的同時，實施純凈鋼冶煉工藝，達到控制夾雜物的目標。

　　根據以上描述的現有奧氏體不銹鋼316l不足之處，本發明提供一種無磁不銹鋼，經過壓延或其他方式加工后，不需要進行退火消磁工藝，即可得到無磁(相對磁導率＜1.01ur)的無磁不銹鋼，該無磁不銹鋼可應用于對不銹鋼磁性要求較高的電子產品結構件、不銹鋼邊框等領域。

　　不銹鋼的磁性與材料的成分與組織相關，組分為全奧氏體組織即表現為無磁，當組分為鐵素體或馬氏體時表現出磁性，《特殊鋼鋼絲》文中post和eberly提出，對于300系列不銹鋼在常溫下獲得全奧氏體組織的最低含ni量為：

　　ni理論值＝(cr+1.5mo-20)2/12-mn/2-35c+15

　　上式中ni、cr、mo、mn、c均為元素的質量百分含量，如cr含量為16.5％，計cr＝16.5。對于含氮和銅的不銹鋼，criffiths和wrught等人又提出了最小ni含量的修正公式：

　　ni理論值＝(cr+1.5mo-20)2/12-mn/2-35c-cu-27n+15

　　對于不銹鋼組分的磁性，可根據δ值(ni實際值-ni理論值)來衡量判斷鋼中奧氏體的穩定性：

　　δ＝ni實際值-ni理論值δ＞0常溫下為全奧氏體組織，無磁性；

　　δ＝ni實際值-ni理論值δ＜0常溫下有δ鐵素體組織，呈弱磁性；

　　上式中δ＜0時，負值越大，磁性越強。

　　本發明基于以上機理，考慮到材料的經濟型、加工性、無磁性的設計目的，經過多次實驗室試驗，最終確定了合理的成分配比與加工工藝，通過生產得到較常規316l不銹鋼耐蝕性、加工性及無磁性能更加優異的無磁不銹鋼。

　　本發明的無磁316l不銹鋼及其生產的無磁不銹鋼板帶，其特點是，化學成分按重量百分比為：c：0.01～0.03；si≤1.0；mn≤2.0；p≤0.045；s≤0.002；cr：16.5～17.50；ni：13.5～14.0；mo：2.5～2.7；n≤0.11；b：0.001～0.003；余量為fe和其他不可避免的雜質元素；md30為-170℃～-200℃；δ鐵素體＜0.5％。

　　優選的，一種無磁316l不銹鋼，其化學成分按重量百分比為：c：0.01～0.03；si：0.3～0.6；mn≤2.0；p≤0.045；s≤0.002；cr：17.0～17.50；ni：13.5～14.0；mo：2.5～2.7；n：0.05～0.08；b：0.001～0.003；余量為fe和其他不可避免的雜質元素；md30為-170℃～-200℃；δ鐵素體＜0.5％。

　　優選的，上述成分p按重量百分比為≤0.035。

　　具體地，本發明所采用的各種元素的作用以及優選的成分組成為：

　　c:是固溶強化原理上對增加不銹鋼的強度有利的元素，而且也是奧氏體穩定元素，但是c過量會導致對耐蝕性有利的cr元素等在鐵素體-奧氏體相界面上形成碳化物，降低晶粒周圍的cr元素等的含量，降低不銹鋼的耐蝕性,優選為＜0.03％。

　　n:在不銹鋼中，與ni一樣，n也是對奧氏體相穩定化貢獻較大的元素之一，而且n含量的增加還可以附帶著提高耐蝕性及強度，但是n含量過高，會降低不銹鋼的加工性，n含量過低則需要相應降低cr以確保相平衡，而且在穩定相平衡以及保證強度方面也有不利的影響，優選為0.05～0.08％。

　　cr:是確保不銹鋼的耐蝕性所必需的元素，增加cr含量能夠提高不銹鋼耐蝕性，但是cr含量過多會導致在不銹鋼中形成過多的鐵素體，無法保證不銹鋼具有足夠的拉伸延伸率，因此，cr含量一般在16.5～18.0％的范圍內較為合適，優選為17.0～17.5％。

　　ni：與mn、n一樣都屬于奧氏體相穩定化元素，ni含量不足會降低不銹鋼的耐蝕性和加工性，由于電子產品結構件后期需要大量的機械加工，因此ni含量一般在13.5％～14.5％的范圍內較為合適，優選為13.5～14.0％。

　　md30是指加工量在30％時生成加工誘發50％馬氏體的溫度，md30的值越低，在冷加工變形過程中誘變馬氏體越不容易產生，冷作硬化程度小，越有利于穩定產品磁性；一般認為ni含量對誘變馬氏體轉變點的影響是很明顯的，ni含量高，馬氏體轉變點降低，材料在冷變形過程中硬化程度小。但是本發明提供的奧氏體不銹鋼具有極低的md30值，控制在-170～-200的范圍之內，不僅能夠保證奧氏體不銹鋼具有良好的加工性能，同時還可以改善其強度。

　　δ鐵素體雖然是高溫鐵素體，但在一般不銹鋼中，仍然有少量δ鐵素體保留到常溫狀態產品中，一般奧氏體不銹鋼中，5-10％左右的δ鐵素體存在，有利于降低應力腐蝕開裂傾向。但由于δ鐵素體與馬氏體都屬于強磁性相，所以在無磁不銹鋼中應作為有害相加以控制，優選＜0.5％。

　　本發明還針對上述無磁316l不銹鋼的組分提供一種無磁316l不銹鋼的生產方法，其特點是按照如下步驟進行：

　　步驟一鋼坯的冶煉：經過電爐(eaf)+氬氧脫碳精煉(aod)+精煉爐(lt)冶煉，通過連鑄機連鑄為板坯；

　　步驟二板坯加熱：在步進梁式加熱爐加熱，加熱溫度按以下要求控制：預熱段920℃；加熱段：1070～1100℃，均熱段：1200～1260℃；板坯加熱240分鐘，達到溫度后出坯進行熱軋；

　　步驟三板坯的軋制：在不銹鋼粗軋機上，進行5～7道次粗軋后，板帶進入爐卷軋機精軋，軋制為4.0mm熱軋黑卷，經層流冷卻后卷取放置在冷卻場空冷至常溫狀態；

　　步驟四黑卷退火酸洗：將不銹鋼黑卷通入連續式退火酸洗爐中進行固溶熱處理，熱處理結束的產品在酸洗線上進行酸洗，酸洗后的不銹鋼黑卷變為熱軋白卷；

　　步驟五熱軋白卷根據最終產品厚度及材質硬度需要，進行5％～50％調制壓延，然后進行清洗除油，即得到硬度200～400hv不同硬度帶材，經切割，車削等后期加工，即得到電子設備用無磁316l不銹鋼產品。

　　與現有技術相比，本發明有益效果是針對現有技術無磁不銹鋼由于合金含量偏低，不含mo元素等原因，不能兼顧無磁性、加工性和耐蝕性要求，本發明兼顧以上性能要求，滿足電子產品需要，調整316l不銹鋼產品成分，同時對煉鋼中的有害元素s、p進行控制，進行超低脫硫脫碳，確保煉鋼成分；同時鋼液在高溫時氧化性強，需要在抑制cr氧化的同時，實施純凈鋼冶煉工藝，達到控制夾雜物的目標；經過壓延或其他方式加工后，不需要進行退火消磁工藝，即可得到無磁(相對磁導率＜1.01ur)的無磁不銹鋼，無磁316l不銹鋼主要應用于對不銹鋼磁性要求較高的電子產品結構件、不銹鋼邊框等領域。

　　具體實施方式

　　下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，本發明的前述和其它目的、特征、方面和優點將變得更加明顯，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

　　實施例一

　　步驟一鋼坯的冶煉：

　　經過電爐(eaf)+氬氧脫碳精煉(aod)+精煉爐(lt)冶煉，通過連鑄機連鑄為板坯，不銹鋼板坯的化學成分質量百分比為：c：0.016；si：0.47；mn：1.28；p：0.02；s：0.0012；cr：17.45；ni：13.7；mo：2.62；n：0.047；b：0.0022；md30為-183℃；δ鐵素體:0.1％；余量為fe和不可避免的雜質元素；

　　步驟二板坯加熱：

　　在步進梁式加熱爐加熱，加熱溫度按以下要求控制：預熱段920℃；加熱段：1070～1100℃，均熱段：1200～1260℃；板坯加熱240分鐘，達到溫度后出坯進行熱軋。

　　步驟三板坯的軋制：

　　在不銹鋼粗軋機軋機上，進行5～7道次粗軋后，板帶進入爐卷軋機精軋，軋制為5.0mm熱軋黑卷，經層流冷卻后卷取放置在冷卻場空冷至常溫狀態。

　　步驟四黑卷退火酸洗：將不銹鋼黑卷，通入連續式退火酸洗爐中進行固溶熱處理，熱處理結束的產品在酸洗線上進行酸洗，酸洗后的不銹鋼黑卷變為熱軋白卷，后期根據產品需要，可進行切削，鍛壓的加工，即得到本專利的電子設備用無磁316l產品。

　　對熱軋白卷及冷鍛壓后產品相對磁通量檢測，相對磁導率，定義為符號μr，是特殊介質的磁導率和真空磁導率μ0的比值，最終測得本專利熱軋白卷磁導率μr＝1.003，冷鍛壓后成品相對磁通量μr＝1.003，產品磁性無變化，滿足無磁不銹鋼標準。

　　實施例二

　　步驟一鋼坯的冶煉：

　　經過電爐(eaf)+氬氧脫碳精煉(aod)+精煉爐(lt)冶煉，通過連鑄機連鑄為板坯，不銹鋼板坯的化學成分質量百分比為：c：0.014；si：0.43；mn：1.28；p：0.023；s：0.0017；cr：17.28；ni：14.00；mo：2.58；n：0.073；b：0.0029；md30為-176℃；δ鐵素體-2.4％；余量為fe和不可避免的雜質元素；

　　步驟二板坯加熱：

　　在步進梁式加熱爐加熱，加熱溫度按以下要求控制：預熱段920℃；加熱段：1070～1100℃，均熱段：1200～1260℃；板坯加熱240分鐘，達到溫度后出坯進行熱軋；

　　步驟三板坯的軋制：

　　在不銹鋼粗軋機上，進行5～7道次粗軋后，板帶進入爐卷軋機精軋，軋制為4.0mm熱軋黑卷，經層流冷卻后卷取放置在冷卻場空冷至常溫狀態；

　　步驟四黑卷退火酸洗：將不銹鋼黑卷通入連續式退火酸洗爐中進行固溶熱處理，熱處理結束的產品在酸洗線上進行酸洗，酸洗后的不銹鋼黑卷變為熱軋白卷；

　　步驟五熱軋白卷根據最終產品厚度及材質硬度需要，進行5％～50％調制壓延，然后進行清洗除油，即得到硬度200～400hv不同硬度帶材，經切割，車削等后期加工，即得到本專利的電子設備用無磁316l產品。

　　對熱軋白卷及最終產品相對磁通量檢測，測得熱軋白卷磁導率μr＝1.002，冷鍛壓后成品相對磁通量μr＝1.002，產品磁性無變化，滿足無磁不銹鋼標準。

　　本發明電子設備用無磁316l產品，在材料的成分設計中增加了奧氏體元素含量，且根據使用環境分析結果，添加了一定量的mo元素，實現了冷變形無馬氏體相變發生的同時實現了耐腐蝕提高的目的。

　　以國內某品牌手機不銹鋼邊框為例，其產品采用一般304產品經成型，拋光工藝后應用于手機邊框結構中，產品在使用一段時間后，發生多起邊部腐蝕事件，經相關技術分析，最終確認為手機在使用過程中，長期與人體汗液等高cl-離子等酸性物質接觸，加上304不銹鋼抗cl-離子腐蝕性較弱造成邊框生銹。

　　根據不銹鋼耐氯化物濃度對照表，304不銹鋼在50℃環境下僅為150ppm，316l也只能達到250ppm，本案通過提高抗氯離子合金元素mo，n含量，大幅提高材料抗氯離子腐蝕能力可達300ppm以上，成功的解決了電子產品長期與人體接觸導致的生銹問題。

　　其次，不銹鋼在普通狀態下磁性是很低的。但是，經過壓延，鍛打等加工工藝后，由于馬氏體相的轉變，產生磁性，后續處理工藝很難達到消磁的目的。目前5g手機在逐步推廣，高頻率5g信號極易受到磁性干擾，而且磁性也會影響到攝像頭自動對焦及分辨率，故本發明成功的解決了電子產品升級所遇到的這一系列難題。

　　本發明加工變形量與磁性對比表：

　　由上表可以看出，本發明無磁316l材料在加工過程基本無磁性變化，成功的解決了不銹鋼加工導致磁導率上升的又一難題。

　　本發明并不局限于所述的實施例，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神即公開范圍內，仍可作一些修正或改變。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開了一種無磁316L不銹鋼及其生產方法，其化學成分按重量百分比為：C?0.01～0.03；Si≤1.0；Mn≤2.0；P≤0.045；S≤0.002；Cr?16.5～17.50；Ni?13.5～14.0；Mo：2.5～2.7；N≤0.11；B?0.001～0.003；余量為Fe和其他不可避免的雜質元素；Md30為?170℃～?200℃；δ鐵素體＜0.5％；經鋼坯的冶煉、板坯加熱、板坯的軋制、黑卷退火酸洗、調制壓延和清洗除油工藝。本發明優點是兼顧無磁性、加工性和耐蝕性要求，控制有害元素S、P，抑制Cr氧化、控制夾雜物；不需退火消磁，得無磁的無磁不銹鋼，用于電子產品結構件、不銹鋼邊框。

　　技術研發人員：王云明

　　受保護的技術使用者：張家港浦項不銹鋼有限公司

　　技術研發日：2018.11.27

　　技術公布日：2019.02.19