[发明专利]一种高锰低磁高强度奥氏体钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高锰低磁高强度奥氏体钢，包括以下质量分数计的原料：C:0.35‑0.50％；Mn:18.0‑20.0％；Si:0.2‑0.4％；Cr:4.0‑6.0％；V:1.10‑1.40％；N:0.30‑0.80％；P:0‑0.040％；S:0‑0.020％；余量为Fe和其他不可避免的杂质；本发明还公开了上述高锰低磁奥氏体钢的制造方法，包括S1冶炼、S2精炼、S3钢锭初轧开坯、轧制成品以及S4时效热处理，通过本发明能够提高高锰低磁奥氏体钢的成材率，且对原料的利用率高，制备得到的高锰奥氏体钢具有高强度、低磁导率。

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种高锰低磁高强度奥氏体钢及其制造方法。

背景技术

奥氏体系不锈钢是以面心立方晶体结构的奥氏体组织(γ相为主)，无磁性。高强度主要通过冷加工使其强化(并可能导致一定的磁性)。18-8不锈钢是典型的奥氏体不锈钢类型，含有约18％铬和8％镍。18-8不锈钢中包括302、303、304等级别。主要特点是，在正常热处理条件下，钢的基体组织为奥氏体，在不恰当热处理或不同受热状态下，在奥氏体基体中有可能存在少量的碳化物及铁素体组织；奥氏体不锈钢不能通过热处理方法改变它的力学性能，只能采用冷变形的方式进行强化。可以通过加入钼、铜、硅等合金化元素的方法得到适用于各种使用条件的不同钢种，如316L、304Cu等；一般无磁性、但在冷加工过程后部分零件可能产生轻微的磁性。

上述奥氏体不锈钢，主要是以高Cr和高Ni为主，为了保证无磁性或低磁性，Ni含量一定要高，这无形中增加了产品的成本，另外这类奥氏体不锈钢强度低，耐磨、抗冲击能力差。随着经济的不断发展，对Ni的需求量不断增加，但市场上Ni的价格不断上涨和价格剧烈波动，制约着产品的开发和使用，研究机构和原材料公司，将研究重点投向于以Mn、N代Ni的低磁高强度奥氏体钢。由于这种高锰或高锰高氮奥氏体钢，具有比18-8型钢高的强度、耐磨性、抗冲击能力以及低的磁性能，特别是成本优势，所以该类钢得到了广泛应用。高锰高氮钢适于制造无磁要求的衬板、轴承座、导轨、变压器防护栏、支撑架、防弹钢板、保险箱钢板等。

表1所示的是常规高锰低磁奥氏体钢，其化学元素质量百分配比如表1所示：

表1(wt％)

表1所示牌号的高锰低磁奥氏体钢为传统的制造工艺，包括以下步骤：电炉浇注2.3吨钢锭→快锻开坯→精锻开坯→轧制成材→固溶→时效。

常规方法在钢种生产时存在以下问题：采用快锻+精锻两次开坯，其锻造成本提高，两次加热金属烧损多，降低成材率；碳元素上限控制偏高，碳虽然可以提高强度，但碳控制的高，碳化物多，脆性增加；V元素控制偏高，V元素在钢中起细化晶粒和提高强度作用，细化晶粒和提高强度可以通过采用其它手段来增加一部分，比如加入N元素，采取低温轧制等。V元素是贵重金属，高控V，将增加原材料成本；Mn元素控制偏低，Mn是稳定奥氏体元素，Mn含量的高低，直接影响奥氏体的稳定性，最终影响钢的磁性能。常规的高锰钢采用固溶+时效热处理+剥皮后交货，固溶处理温度高(1100℃)，钢材表面氧化严重，为保证交货规格合格，轧制时加大轧制尺寸，这样将增加修磨量，不仅影响生产效率，还将降低成材率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高锰低磁高强度奥氏体钢，以解决奥氏体不锈钢强度低，耐磨、抗冲击能力差的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种高锰低磁高强度奥氏体钢，包括以下质量份数计的原料：C:0.35-0.50％；Mn:18.0-20.0％；Si:0.2-0.4％；Cr:4.0-6.0％；V:1.10-1.40％；N:0.30-0.80％；P:0-0.040％；S:0-0.020％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。