[发明专利]一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种铁素体不锈钢及其制造方法。

背景技术

不锈钢因其表面光亮给人以洁净的感觉，并且具有良好的耐腐蚀性能、高强度、质地坚硬等优点，逐渐成为餐厨具制品的优良原材料。

SUS430、SUS410等中低铬铁素体不锈钢是近几年市场上最为常见的铁素体不锈钢。此类钢种以其成本低，冲压性能优良的优势，广泛用于制品等行业，特别是在餐厨具行业应用比例最大，其市场占有量还在不断增加。由此可见，成本低性能优的铁素体不锈钢必将越来越受到市场青睐。

表1列出了目前常用的中低铬铁素体不锈钢的化学成分。从表1中可以看出这些铁素体不锈钢的铬含量范围较宽，并且其上限较高。对于制品用不锈钢材料，铬含量较低时(≤14％)，其耐腐蚀性能较差，使得其使用寿命较短。另外，由于其耐蚀性能较差，铬离子析出超标，这样就很难满足食品安全性能要求，长期使用这样的餐具对人体健康安全构成威胁。当铬含量较高时(≥16％)，其耐腐蚀性能较优。但是，高铬含量的不锈钢其合金成本和制造成本均会明显提高。

此外，表1中的各专利文献公开的合金中，C、N元素的范围较宽，而C和N的含量过高时会降低铁素体不锈钢的耐腐蚀性能和热加工性能，而过低时则会降低塑性和增加生产难度。

另外，从表1中可以看出，大多数专利文献公开的技术方案是通过控制较低的C、N含量并添加较多的Nb、Ti、V、Al、稀土等元素的方法来保证材料的塑性和耐腐蚀性能的，但上述这些合金元素过多会明显提高材料的合金成本和制造成本。

表1.(wt％)

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法，使用该方法制造的经济型低铬铁素体不锈钢应当具有优良的耐腐蚀性能、热加工性能以及力学性能；此外，该经济型低铬铁素体不锈钢还应当满足制造工艺简单，生产成本低的要求。

根据上述发明目的，本发明提供了一种经济型低铬铁素体不锈钢，其各化学元素质量百分配比为：

C：0.02～0.035％；

Mn≤0.5％；

Si≤0.5％；

Cr：14.0～16.0％；

N：0.01～0.03％；

B：0.001～0.002％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

优选地，所述经济型低铬铁素体不锈钢的各化学元素质量百分配比为：

C：0.025～0.032％；

Mn 0.24～0.031％；

Si 0.26～0.37％；

Cr：14.4～15.8％；

N：0.016～0.028％；

B：0.001～0.0017％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢的成分设计原理如下：

碳：碳是增加合金强度的元素，对于本技术方案而言，在增加强度的同时，还不能损失材料塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将C元素含量控制在0.02～0.035％范围内。

锰：在本技术方案中，锰元素对钢的热塑性起到一定的有利作用，但过多时会降低钢的塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将其控制在0.5％以下。

硅：在本技术方案中，硅是作为脱氧剂加入的，但加入过多会硅元素会降低钢种塑性，因此发明人将其控制在0.5％以下。

铬：铬是改善耐蚀性的重要元素。在本技术方案中，发明人通过试验发现，当Cr元素含量低于14％时，钢种的耐腐蚀性能就会较差，不能达到使用要求。但若超过16％时，又会增加合金制造成本，因此将其含量控制在14～16％范围内。

氮：本技术方案中，氮元素可以增加钢种强度，为了保证材料具有优良的塑性和耐腐蚀性能，发明人将氮元素含量控制在0.01～0.03％范围内。

硼：本技术方案通过使用硼来改善材料的热塑性，提高热加工成材率，进一步降低成本。对于本发明所述的不锈钢的合金体系，硼的较适合范围为0.001～0.002％。