[发明专利]成本效益的铁素体不锈钢

说明书

一种成本效益的具有与304L型不锈钢相当的改进的耐腐蚀性能的铁素体不锈钢。这种不锈钢基本上不含镍，用钛和铌双稳定化，并包含铬、铜和钼。

本申请是申请号为201380018563.7、申请日为2013年4月2 日、发明名称为成本效益的铁素体不锈钢的申请的分案申请。

本申请是非临时专利申请，要求了于2012年4月2日提交的名称为“21％Cr铁素体不锈钢”的61/619,048号临时申请的优先权。 61/619,048号申请的公开通过引用合并于此。

发明概要

需要生产一种耐腐蚀性能与ASTM 304类型不锈钢相当的铁素体不锈钢，这种不锈钢基本上不含镍，通过钛和铌双稳定化以防止晶间腐蚀，以及包含铬、铜和钼以提供耐点蚀性，而不牺牲耐应力腐蚀裂纹性。这种钢尤其可用于通用钢板，其通常见于商业厨房用品、建筑构件和汽车应用，汽车应用包括但不限于商用和客运车辆排气和选择性催化还原(SCR)部件。

附图说明

图1是铁素体不锈钢的实施方案中液相线温度下钛和氮元素的相图。

图2是描绘腐蚀速率作为在还原性酸性氯化物环境(诸如盐酸) 中的钢组成的函数的图。

图3是描绘腐蚀速率作为在富含硫酸盐的还原酸中的钢组成的函数的图。

图4是描绘电化学阳极溶解电流密度作为钢组成的函数的图。

图5是描绘电化学击穿电位作为钢组成的函数的图。

图6是描绘电化学击穿电位作为钢组成的函数的图。

图7是描绘电化学再钝化电位作为钢组成的函数的图。

图8是描绘电化学再钝化电位作为钢组成的函数的图。

图9是描绘铁素体不锈钢和比较钢的比较恒电位行为的图。

图10是描绘铁素体不锈钢和比较钢的比较恒电位行为的图。

发明详述

在铁素体不锈钢中，控制钛、铌、碳和氮的相互关系及用量以获得亚平衡的表面质量，基本上为铸态等轴晶结构，完全耐晶间腐蚀。并且控制铬、铜和钼的相互关系以优化耐腐蚀性能。

亚平衡熔体被定义为钛和氮的含量非常低以致在合金熔体中不形成氮化钛的组合物。这种氮化钛析出物在热轧或冷轧过程中会形成缺陷，如表面纵裂缺陷或层裂。这些缺陷会降低可成形性，耐蚀性以及外观。图1是从在铁素体不锈钢的一种实施方案的液相温度下热力学模拟钛和氮元素产生的示例相图得到的。为了基本不含氮化钛以及被认为是亚平衡，在铁素体不锈钢中的钛和氮的含量应落在图1中显示的溶解度曲线的左侧或下侧。如图1中所示，氮化钛的溶解度曲线可以表示为如下数学方程式：

方程1Ti_max＝0.0044(N^-1.027)

式中，Ti_max是钛的最大重量百分比浓度，N是氮的重量百分比浓度。除非另有指明，这里所有的浓度均为重量百分比浓度。

根据方程式1，如果在一个实施方式中氮的含量等于或低于 0.020％，那么所述实施方式中的钛的浓度应该保持在或低于0.25％。如果钛的浓度超过0.25％，就会导致在熔融合金中形成氮化钛析出物。然而，图1还显示，如果氮的含量小于0.02％，那么即使钛的含量高于0.25％也是可以接受的。

铁素体不锈钢的实施方式显示铸态和轧态和退火态等轴晶结构，在板坯中没有大的柱状晶粒或在冷轧板中没有带状晶粒。这种精细的晶粒结构能够提高可成形性和韧性。为了获得这种晶粒结构，应具有足够的钛、氮和氧的含量以称为固化板坯的晶种，并提供等轴晶初始形成的位点。在这样的实施方式中，最小的钛和氮的含量示于图1中，并通过以下方程式表示：