CN105803347B - 成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过调节用于制造不锈钢的钢液中的组分含量，能优异维持延伸率及耐蚀性的成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法，根据本发明的成型性优异的铁素体不锈钢，其以wt％计包含0.001～0.005％的C、0.005～0.15％的N、0.05～0.20％的Si、0.01～0.10％的Mn、0.01～0.03％的P、15～18.5％的Cr、0.01～0.10％的Al、0.10～0.30t％的Ti、0.01～0.10％的Nb、剩余Fe及其他不可避免杂质，并满足0.1<400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb<4.4的式1，式1中，C、N、P、Si、及Nb是指各组分的含量(wt％)。

Description

成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法，尤其涉及一种能够通过调节用于制造不锈钢的钢液中的组分含量，维持优异的延伸率及耐蚀性的、成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法。

背景技术

通常，不锈钢根据化学组分或金属组织进行分类。根据金属组织进行分类的情况下，不锈钢被分为奥氏体型(300系)、铁素体型(400系)、马氏体型、及双相型。

在这种不锈钢中，铁素体不锈钢(400系)的热膨胀率、热疲劳等高温特性优异，耐应力腐蚀龟裂性强，高温强度也优异。由于具有这种特性，铁素体不锈钢适用于汽车排气系统、家庭用器具、建筑材料、家电产品及电梯等。

然而，若要在厨房用器具、煤气灶、洗碟机等需要高耐蚀性的用途方面使用铁素体不锈钢板，则需同时满足耐蚀性和加工性，但现有的高耐蚀性铁素体不锈钢存在延伸率较低使得加工性恶劣的问题。另外，由于高耐蚀性铁素体不锈钢的Cr含量高，因此产生热轧粘结(sticking)缺陷的现象增多，从而需要适当调节Cr含量，同时添加有助于提高耐蚀性的元素以确保所需水准的耐蚀性。

一直以来，许多研究人员提出了改善铁素体不锈钢的加工性的多种制造方法。例如，有通过调节制造工艺中的工艺变量改善加工性的方法。例如，在“加工性优异的铁素体不锈钢及其制造方法(韩国公开专利10-2012-0073644；专利文献1)”中，具体公开了通过冷轧及热处理控制R值的方法。

但是，专利文献1中的技术是通过改善制造工艺改善加工性的，本申请人得出了一种在不改善制造工艺的情况下，通过调节形成钢液的合金组分的含量来改善加工性及耐蚀性的方法。

尤其，许多研究人员一直用多种方法对抑制粘结(sticking)缺陷的产生并表现出高耐蚀性且加工性也优异的铁素体不锈钢进行了研究，然而这些方法存在难以应用到现场或消耗大量费用的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国公开专利10-2012-0073644(2012.07.05)

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种在不改善制造工艺的情况下，通过调节对延伸率的降低产生影响的合金组分、和对耐蚀性的提高产生影响的合金组分的含量，从而使最终的冷轧产品不产生粘结缺陷，并具有优异的延伸率及孔蚀电位值的成型性优异的铁素体不锈钢及其制造方法。

解决课题的方法

根据本发明一实施方案的成型性优异的铁素体不锈钢的特征在于，其包含：0.001wt％～0.005wt％的C、0.005wt％～0.015wt％的N、0.05wt％～0.20wt％的Si、0.01wt％～0.10wt％的Mn、0.01wt％～0.03wt％的P、15wt％～18.5wt％的Cr、0.01wt％～0.10wt％的Al、0.10wt％～0.30wt％的Ti、0.01wt％～0.10wt％的Nb、剩余的Fe及其他不可避免的杂质，并且满足下述[式1]，

0.1<400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb<4.4 [式1]

在[式1]中，C、N、P、Si、及Nb是指以wt％计的各组分的含量。

此处，成型性优异的铁素体不锈钢的特征在于，所述不锈钢的延伸率在35％以上。

另外，成型性优异的铁素体不锈钢的特征在于，所述不锈钢还包含0.5wt％～1.0wt％的Mo，并且满足下述[式2]，

185<10Cr+28.3Mo<210 [式2]

在[式2]中，Cr和Mo是指以wt％计的各组分的含量。

此处，成型性优异的铁素体不锈钢的特征在于，所述不锈钢的孔蚀电位在270mV以上。

另外，根据本发明一实施方案的成型性优异的铁素体不锈钢的制造方法的特征在于，制造包含0.001wt％～0.005wt％的C、0.005wt％～0.015wt％的N、0.05wt％～0.20wt％的Si、0.01wt％～0.10wt％的Mn、0.01wt％～0.03wt％的P、15wt％～18.5wt％的Cr、0.01wt％～0.10wt％的Al、0.10wt％～0.30wt％的Ti、0.01wt％～0.10wt％的Nb、剩余的Fe及其他不可避免的杂质的板坯，并对所述板坯实施热轧、热轧退火、冷轧和冷轧退火，并且用于制造所述板坯的钢液中的组分满足下述[式1]，

0.1<400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb<4.4 [式1]

在[式1]中，C、N、P、Si、及Nb是指以wt％计的各组分的含量。

此处，成型性优异的铁素体不锈钢的制造方法的特征在于，所述冷轧退火后的不锈钢的延伸率在35％以上。

另外，成型性优异的铁素体不锈钢的制造方法的特征在于，用于制造所述板坯的钢液中的组分还包含0.5wt％～1.0wt％的Mo，并且满足下述[式2]，

185<10Cr+28.3Mo<210 [式2]

在[式2]中，Cr和Mo是指以wt％计的各组分的含量。

此处，所述冷轧退火后的不锈钢的孔蚀电位在270mV以上。

发明的效果

根据本发明实施例，具有如下效果：通过最恰当地调节用于制造不锈钢的钢液中的组分中的、对延伸率的降低产生影响的合金组分的含量，使延伸率维持在35％以上，从而提高加工性。

另外，还具有如下效果：通过最恰当地调节构成钢液的组分中的、对耐蚀性的提高产生影响的合金组分的含量，使孔蚀电位值维持在270mV以上，从而提高耐蚀性。

附图说明

图1是示出对延伸率的降低产生影响的合金组分的关系式和延伸率之间的关系的图表。

图2是示出对耐蚀性的提高产生影响的合金组分的关系式和孔蚀电位值之间的关系的图表。

具体实施方式

下文中，参照附图对本发明的实施例进行更详细的描述。然而本发明可以以多种形式实施而并不限定于下文中描述的实施例。本实施例是为了完整地公开本发明，并将本发明的范围完整地传递给具有常规知识的技术人员而提供的。

本发明提供一种包含0.001wt％～0.005wt％的C、0.005wt％～0.015wt％的N、0.05wt％～0.20wt％的Si、0.01wt％～0.10wt％的Mn、0.01wt％～0.03wt％的P、15wt％～18.5wt％的Cr、0.01wt％～0.10wt％的Al、0.10wt％～0.30wt％的Ti、0.01wt％～0.10wt％的Nb、剩余的Fe及其他不可避免的杂质的铁素体不锈钢。另外，还可包含0.5wt％～1.0wt％的Mo。

碳(C)的含量优选为0.001wt％以上且0.005wt％以下。若碳(C)的含量多，则强度会提高，但会使加工性降低。为得到充足的强度，需包含0.001wt％以上的碳(C)，但是若超过0.005wt％，则加工性显著降低。

氮(N)的含量优选为0.005wt％以上且0.015wt％以下。氮(N)与碳(C)相同地具有提高材料强度的效果。若氮(N)的含量小于0.005wt％，则TiN析晶减少，从而使板坯的等轴晶率降低；若超过0.015wt％，则材料的杂质增多而导致延伸率下降。

硅(Si)的含量优选为0.05wt％以上且0.20wt％以下。硅(Si)是有助于脱氧的元素，该效果可通过含有0.03％以上的硅来获得。但若超过0.20wt％，则存在材料中的杂质增多而导致延伸率降低的问题。

锰(Mn)的含量优选为0.01wt％以上且0.10wt％以下。锰(Mn)具有提高钢的强度的效果。该效果可通过含有0.01wt％以上的锰来获得，但若添加的含量过多，则会析出引起腐蚀的MnS，从而降低耐蚀性。因此包含0.10wt％以下。

磷(P)的含量优选为0.01wt％以上且0.03wt％以下。磷(P)是不可避免地包含在钢中的元素，若其含量小于0.001wt％，则会导致精炼成本上升；若添加过多含量则会使焊接性降低，因此容易引起晶界腐蚀，从而包含0.03wt％以下。

铬(Cr)的含量优选为15wt％以上且18.5wt％以下。铬(Cr)是为确保不锈钢的耐蚀性而添加的最重要的元素。在本发明中，为了实现高耐蚀性添加了15wt％以上的铬(Cr)。但是，若铬(Cr)的含量超过18.5wt％，则会导致热轧粘结(sticking)缺陷的产生。因此，包含18.5wt％以下。

铝(Al)的含量优选为0.01wt％以上且0.10wt％以下。若铝(Al)的含量小于0.01wt％，则会导致精炼成本上升；若超过0.10wt％，则使材料的杂质增多而导致延伸率下降。

钛(Ti)的含量优选为0.10wt％以上且0.30wt％以下。若钛(Ti)的含量小于0.10wt％，则TiN析晶量减少，板坯的等轴晶率降低，固溶的C、N元素增加而导致延伸率下降；若超过0.30wt％，则Ti系氧化物增多，导致加工性下降。

铌(Nb)的含量优选为0.01wt％以上且0.10wt％以下。铌(Nb)优先与碳(C)、氮(N)结合而形成用于抑制耐蚀性降低的析出物，但是在添加过多含量时，会导致由夹杂物引起的外观不良及韧性降低，并且成本上升。因此，将其含量抑制在0.01wt％以上且0.10wt％以下。

钼(Mo)的含量优选为0.5wt％以上且1.0wt％以下。钼(Mo)是用于促进钝化膜的再钝化，由此提高不锈钢的耐蚀性的元素，通过与铬(Cr)一并添加来使效果翻倍。基于钼(Mo)的耐蚀性的提高效果在包含0.5wt％以上钼时较为显著，但若钼(Mo)的含量超过1.0wt％，则会导致价格上升。

本发明为了制造成型性优异的不锈钢，将具有上述组分的钢液以常规方法连铸而生产板坯，之后对其进行再加热，并实施热轧、热轧退火、冷轧和冷轧退火。

尤其，当调节钢液中的各组分含量时，为了使最终产品的延伸率维持在35％以上，优选进一步限定对延伸率的降低产生影响的元素如磷C、N、P、Si、及Nb的含量。例如，优选满足下述[式1]，

0.1<400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb<4.4 [式1]

在[式1]中，为便于说明，将400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb定义为“A”，并且C、N、P、Si、及Nb是指以wt％计的各组分的含量。

另外，当调节钢液中的各组分含量时，为了确保耐蚀性而将孔蚀电位值维持在270mV以上，并且为了解决热轧粘结(sticking)缺陷的产生和费用上升的问题，优选进一步限定对耐蚀性的提高产生影响的元素如Cr和Mo的含量。例如，优选满足下述[式2]。

185<10Cr+28.3Mo<210 [式2]

在[式2]中，为便于说明，将10Cr+28.3Mo定义为“B”，并且Cr和Mo是指以wt％计的各组分的含量。

[实施例]

下文中，通过实施例对本发明进行说明。

根据商业用铁素体不锈钢的生产条件，实施了生产最终冷轧板的试验，并且利用如表1所示改变各组分含量而生产的钢液，进行连续铸造而制备了板坯，并对已实施热轧的热轧板进行了热轧退火、冷轧和冷轧退火处理。

具体而言，将使用如表1所示的调节组分含量的钢液而连续铸造的各板坯，在1200～1300℃的温度范围选再加热并进行热轧，然后在连续退火炉中以900～1000℃的温度范围维持30秒钟而进行了退火。接着，对经过冷轧及冷轧退火的产品进行拉伸试验并测量了孔蚀电位，由此评价了延伸率及耐蚀性，并将其结果示于表2。另外，观察粘结(sticking)的产生与否，并将其结果一并示于表2。

如[表1]所示，在No.1至No.15中除No.8、No.10和No.11之外的钢的各组分含量个别满足本发明公开的相应组分的优选范围。不过，No.5至No.7的钢(发明例1组)不满足由用于限定Cr和Mo的关系的[式2]所表示的B值的条件，No.1至No.4、No.8至No.11的钢(比较例组)不满足由用于限定C、N、P、Si、及Nb的关系的[式1]所表示的A值的条件，No.12至No.15的钢(发明例2组)均满足由[式1]所表示的A值的条件及由[式2]表示的B值的条件双方。

另外，在表2中，对于粘结(sticking)的产生与否而言，“○”是指产生了粘结，“×”是指未产生粘结。

【表1】

【表2】

如表1和表2所示，当将各组分的含量控制在所述优选范围内并满足由[式1]所表示的A值的条件时(发明例1组和2组)，可确认到未产生粘结，且延伸率在35％以上；相反，当不满足有[式1]所表示的A值的条件时(比较例组)，可确认到延伸率小于35％。

另外，图1是示出对延伸率的降低产生影响的合金组分的关系式和延伸率之间的关系的图表，可确认到：当满足[式1]时，延伸率在35％以上；当不满足[式1]时，延伸率小于35％。

因此，为了使延伸率维持在所需水准以上而提高加工性，优选控制C、N、P、Si、及Nb的含量，以使由[式1]所表示的A值在大于0.1且小于4.4的范围内。

另外，如表1和表2所示，可确认到：在将各组分的含量控制在所述优选范围内并满足[式1]的情况下，不满足[式2]时(发明例1组)，孔蚀电位值小于270mV。相反，满足[式2]时(比较例组中的一部分和发明例1组)，最终冷轧退火产品的孔蚀电位值在270mV以上。

另外，图2是示出对耐蚀性的提高产生影响的合金组分的关系式和孔蚀电位值之间的关系的图表，可确认到：当满足[式2]时，孔蚀电位值在270mV以上；当不满足[式2]时，孔蚀电位值小于270mV。

因此，为了使孔蚀电位值维持在所需水准以上而提高耐蚀性，优选控制Cr和Mo的含量，以使由[式2]所表示的B值在大于185且小于210的范围内。

上文中，通过附图及所述优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于此，而是通过随附的权利要求书限定的。因此，本领域普通技术人员可以在不脱离随附的权利要求书的技术构思的范围内，对本发明进行多种变形及修改。

Claims (2)

1.一种成型性优异的铁素体不锈钢，其特征在于，

所述不锈钢包含：0.001wt％～0.005wt％的C、0.005wt％～0.015wt％的N、0.05wt％～0.20wt％的Si、0.01wt％～0.10wt％的Mn、0.01wt％～0.03wt％的P、15wt％～18.5wt％的Cr、0.01wt％～0.10wt％的Al、0.10wt％～0.30wt％的Ti、0.01wt％～0.10wt％的Nb、0.5wt％～1.0wt％的Mo、余量为Fe及其他不可避免的杂质，并且满足下述式1和式2，

3.11≤400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb≤4.37 [式1]

185<10Cr+28.3Mo<210 [式2]

在式1和式2中，C、N、P、Si、Nb、Cr和Mo是指以wt％计的各组分的含量，

所述不锈钢的延伸率在35％以上，并且所述不锈钢的孔蚀电位在270mV以上。

2.一种成型性优异的铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，

制造包含0.001wt％～0.005wt％的C、0.005wt％～0.015wt％的N、0.05wt％～0.20wt％的Si、0.01wt％～0.10wt％的Mn、0.01wt％～0.03wt％的P、15wt％～18.5wt％的Cr、0.01wt％～0.10wt％的Al、0.10wt％～0.30wt％的Ti、0.01wt％～0.10wt％的Nb、0.5wt％～1.0wt％的Mo、余量为Fe及其他不可避免的杂质的板坯，并对所述板坯实施热轧、热轧退火、冷轧和冷轧退火，

用于制造所述板坯的钢液中的组分满足下述式1和式2，

3.11≤400C+85.7N+55.6P+7.7Si+7.3Nb≤4.37 [式1]

185<10Cr+28.3Mo<210 [式2]

在式1和式2中，C、N、P、Si、Nb、Cr和Mo是指以wt％计的各组分的含量，

其中进行所述冷轧退火后，所述不锈钢的延伸率在35％以上，并且孔蚀电位在270mV以上。