[发明专利]一种高韧性铁素体不锈钢及其制造方法和应用

说明书

本发明公开了一种高韧性铁素体不锈钢及其制造方法和应用，包括：0.004＜C＜0.015；0.10＜Si＜0.80；0.45＜Mn＜1.40；P＜0.03；S＜0.005；10.5＜Cr＜12.0；0.01＜Ni＜1.0；0.005＜Al＜0.090；0.01＜Cu＜0.60；0.10＜Ti＜0.30；0.004＜N＜0.015；余量为Fe及不可避免的杂质；320＜FF‑AF＜380，其中：FF＝69.6Si+261Al+35.1Cr+250Ti；AF＝1187C+816N+52.6Mn+82.0Ni+89.7Cu。通过成分设计、热轧、热退火工艺，获得铁素体不锈钢材料，制造汽车排气系统法兰。

技术领域

本发明属于不锈钢制造技术领域，尤其涉及一种高韧性铁素体不锈钢及其制造方法和应 用。

背景技术

铁素体不锈钢一般定义为从高温至室温均为铁素体或以铁素体为主体结构结构的不锈钢 材料，其Cr含量10.5％以上，其中低铬型铁素体不锈钢作为超低碳氮铁素体不锈钢中的主流 产品，已被广泛应用于汽车排气系统的低温段等重要部件，特别是在汽车排气系统中连接件 法兰大量使用低铬型铁素体不锈钢热轧材料。目前，低铬型铁素体不锈钢的成分体系配合热 轧及热退火工艺，可以生产满足法兰用途的铁素体热轧卷材料。缺点是，由于低铬型铁素体 不锈钢由高温到低温均是铁素体组织，热轧后的黑皮卷在热退火后获得组织粗大的铁素体组 织，导致该材料韧脆转变温度(DBTT)高，即在低温条件下抗冲击能力差，在冲压加工过程 中易开裂，尤其是在冬季或者气温较低的北方地区。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中由于低铬型铁素体不锈钢由高温到低温均是铁素体组织，热轧后的黑皮 卷在热退火后获得组织粗大的铁素体组织，导致该材料韧脆转变温度(DBTT)高，即在低温 条件下抗冲击能力差，在冲压加工过程中易开裂等问题，本发明的目的在于提供一种高韧性 铁素体不锈钢及其制造方法和应用，通过成分设计，匹配合适的热轧、热退火工艺，获得低 温韧性优异的热轧铁素体不锈钢材料，该热轧铁素体不锈钢材料不增加原料、设备及制造成 本，生产工艺简单，可用于制造汽车排气系统法兰，特别是冲压加工的法兰，避免低温及北 方地区加工环境的冲压开裂，也可用于对低温韧性要求高的应用场合。

2.技术方案

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种高韧性铁素体不锈钢，其特点是按质量百分比计，其化学成分包括：0.004＜C＜ 0.015；0.10＜Si＜0.80；0.45＜Mn＜1.40；P＜0.03；S＜0.005；10.5＜Cr＜12.0；0.01＜Ni＜1.0；0.005＜Al＜0.090；0.01＜Cu＜0.60；0.10＜Ti＜0.30；0.004＜N＜0.015；余量为Fe及不可避免的杂质；所述化学成分满足：320＜FF-AF＜380，其中：

FF＝69.6Si+261Al+35.1Cr+250Ti；

AF＝1187C+816N+52.6Mn+82.0Ni+89.7Cu。

C和N是影响铁素体不锈钢的韧性的重要元素，一般的，为了抑制脆性析出物(Cr的碳 氮化物)的产生，将C、N含量控制在较低水平，但本发明涉及的铁素体不锈钢属于低铬型铁 素体，因此适当放宽C、N含量；另一方面，粗大的晶粒尺寸是降低韧性最重要的因素，而本 发明C、N范围的界定考虑晶粒细化作用，过低的C、N含量在本发明中不能结合生产工艺得 到细晶的铁素体组织。基于以上，设定0.004＜C＜0.015，0.004＜N＜0.015。

Si能够提高一定的抗高温氧化能力，对排气系统的高温运行有有利作用，同时也是脱氧 元素，因此不能过低，设置下限为0.1；另外，过高的Si元素会抑制本发明材料的相变细化 过程，因此设置上限为0.8。