專利名稱：：新型低成本易切削不銹鋼303b及其制造工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及冶金及材料科學領域，公開了一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其生產方法。
背景技術：
：不銹鋼303是一種在工業生產中應用極為廣泛的基礎材料。尤其是電子工業，多數的電子零件需要性能優異的不銹鋼材料進行生產加工，但是傳統的303奧氏體不銹鋼本身又存在一些問題。首先我國是一個鎳資源短缺的國家。而傳統的303奧氏體不銹鋼要達到8-9%的鎳含量，這促使我國不銹鋼303的成本一直居高不下；其次,傳統的303不銹鋼在熱處理的過程中可能出現磁性，一旦發生對于電子產品性能的穩定危害巨大的.最后，應用于電子產品的零件往往體積很小，這就要求所用材料具備優良的易切削性，從而保護刀具，提高加工效率。綜上所述，目前急需一種低價，無磁性，易切削的不銹鋼來替代傳統的303不銹鋼。
發明內容本發明的目的是克服上述不足之處提供一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其制造工藝。本發明新型不銹鋼在滿足原有耐蝕型需要的情況下，成本比同類產品降低20%以上。加工速率和加工后的表面光潔度大大優于H本標準的SUS303，且絕磁性優異。本發明所述的303B是含有硫的易切削不銹鋼，按質量百分比由下列組分組成C:0.08-0.15、Mn:9.00-11.00、Si50.8、Ps0.03、S:0.15-0.20、Cr:13.00-14.00、Ni:3.00-4.00、Cu:1.00-2.00,其余為Fe及不可避免的微量雜質。不銹鋼303B的生產方法，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特征在于所述的電爐初煉和在精煉爐精煉(在冶煉時)步驟包括以下工藝在冶煉時(l)在電爐初煉使用普通廢鋼為原料，冶煉成本低。在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量占總鋼水質量^).03%。氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.08-0.15%,之后加入硅鐵粉等還原劑，以還原渣中的氧化鉻(Cr203),脫O并去除氣體及夾雜物；還原期調S,同時使S的含量控制在占總鋼水質量0.15-0.20%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐冶煉時，初煉后的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間不少于8分鐘，真空度不大于1.5mbar，達到氧的含量〈30ppm、氫的含量《.5ppm。本發明在進行鋼錠澆注時，采用保護渣下注法饒注。本發明在鍛軋成坯料時，以原始坯料完成成型時，其鍛造比K》5，始軋溫度為1000-1100'C，優選1080'C，在此溫度范圍內保溫，保溫時間40-60分鐘，保溫時間到后，開始軋鍛，終鍛軋溫度為880'C-93(TC。在坯料熱處理時，退火溫度為950'C,升溫速度控制在100-180°C/min，在此溫度范圍內保溫，保溫時間根據工件的有效厚度,并考慮裝爐量，裝爐方式后制定，通常保溫時間40-60分鐘到后出爐空冷即得本發明不銹鋼303B。將采用上述生產方法生產的不銹鋼303B與日本JIS標準的不銹鋼SUS303比較，其化學成分比較見下表。不銹鋼303B和不銹鋼SUS303化學成分比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>不銹鋼303B具有以下特點:1、該新鋼種拋棄了傳統的生成S氏體或形成碳化物和氮化物強化于-段，而采用有穩定奧氏體的形成和以Cu、Mn等元素補充強化為主要手段，通過科學的熱處理使之具有穩定的奧氏體相組織。特色之一是加入Cu:在熱軋過程中，Cu會在奧氏體晶界區域產生沉淀強化相，此時處于熱軋的最初階段，奧氏體一面變形一面迅速再結晶，變形中產生富Cu有益的金屬間化合物，成為奧氏體當中的強化相，經熱軋后的鋼呈現良好的強度。另外，Cu本身的抗腐蝕性能很好，加入Cu元素，實踐證明也提高了該鋼種在稀硫酸和稀鹽酸中的抗蝕能力。特色之二是高Mn低Ni:Mn含量的提高，穩定了奧氏體組織,有效的避免了熱處理中的磁化現象，同時降低了成本。特色之三是C含量高于普通不銹鋼C對于擴大奧氏體區域的能力相對于Ni來講是Ni的30倍，所以起到了代替Ni元素穩定奧氏體的作用。(一般不銹鋼要求低C，是為了保Cr提高耐蝕性，但是，在弱腐蝕環境中，本發明傾向于以碳代鎳，降低成本。)2、因為屬于易切削鋼，適用于自動車床、數控加工制成電氣小產品的金屬元件，在加工過程中，刀具的磨損較小，切削效率高，降低了成本。具有硬度，耐腐蝕，易切削性能，按照實施例1所述方法制備得到的不銹鋼303B與不銹鋼SUS303的對比試驗數據如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注①耐蝕性采用鹽霧腐蝕試驗評價，應用5%的中性鹽溶液，溫度35'C，進氣壓為35kPa,出氣壓為60kPa,當試樣表面出現暗黑色的點時303B經歷的時間為100小時。②切削加工性能分級參見韓榮第，于啟勛著.難加工材料切削加工.北京機械工業出版社，1996。3、成本低廉，在滿足原有耐蝕型需要的情況下，成本比同類產品降低20%以上。綜上所述，本發明鋼種具有高的韌性和塑性，價格低廉、性能穩定、易于加工成型、成品率高等優點，同時含有一定量的硫，易于切削，特別適用于制造各種品種規格的不銹鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬制品。本發明的具體實施例的結構框圖及如下圖l為冶煉工藝流程圖。1-熔化期2-配料3-電爐4-還原期5-氧化期6-中間包7-精煉期8-精煉爐A-裝料B-熔化C-脫碳D-脫磷E-脫硅F-脫氧(沉淀加擴散的聯合脫氧方法)J-調硫(通過加入含硫26%的硫鐵進行調硫)H-補加合金元素I-脫氫G-脫氮K-真空脫氧L-出鋼。圖2為鑄造車間平面剖視圖。1-垂直分型無箱射壓造型機2-鑄工輸送機3-造型機4-壓鐵裝置5-振動槽6-舊砂破碎機7-翻箱機8-合落箱機9-振動篩砂機10-換向機11-松砂機12-振動落砂機除塵罩13-分箱臺14-冷卻提升機15-開箱推杠16-混砂機17-水平分型脫箱造型機18-澆注爐19-運鐵液器具20、23-永磁分選機21、24-振動輸送落砂機22-運輸機25-液壓升降機26-新砂提升機27-螺旋輸送器28-振動槽29-脈沖輸送卸料器30-松砂機。圖3為鑄造車間布置簡圖。圖中，1、制芯工部，2、造型-澆注-落砂工部，3、熔化工部及爐料倉庫，4、清理工部，5、砂處理工部，6、新砂簡倉。圖4為制造工藝流程圖。1-鑄造2-鋼坯打磨3-軋機4-退火爐5-矯直6-矯直7-酸洗8-無心車(表面快速剝皮)9-檢驗A-角鋼、扁鋼和方鋼的工藝路線圖B-圓棒的工藝路線圖。圖5為不銹鋼303B能譜分析圖。圖6為不銹鋼30犯金相圖。具體實施例方式下面結合實例對本發明做進一步說明。實施例l本實例所述303B易切削不銹鋼，按質量百分比由下列組分組成C:0.092%、Mn:9.8%、Si:0.8%、P:0.03%、S:O.18%、Cr:13.8%、Ni:3.8%、Cu:L5%，其余為Fe及不可避免的微量雜質。上述303B不銹鋼的制備依次經過在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、冶煉(1)在電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量占總鋼水質量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.092%，之后按照每噸原料加3公斤硅鐵粉的比例加入硅鐵粉，還原渣中的氧化鉻(Cr203)，脫O并去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質量的13.8%，控制Si含量為總鋼水質量的0.8%;還原期調S，同時使S的含量控制在占總鋼水質量0.18。/。，去除硫化物夾雜。(2)在精煉爐精煉:初煉后的鋼水進入V0D爐真空精煉，抽空時間IO分鐘，真空度為1.5mbar，達到氧的含量28ppm、氫的含量2.4ppm。在出爐前20分沐根據爐中化學分析的數據補加Cu、Mn和Ni原料，分別控帝ijCu占總鋼水質量1.5%，Mn占總鋼水質量9.8%，Ni占總鋼水質量3.8%。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉后得到的材料采用保護渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經常規加壓鍛軋成坯料，其鍛造比K-5，始軋溫度為1080'C，在此溫度保溫l小時，保溫時間到后，開始軋鍛，終鍛軋溫度為8S(TC。4、坯料鍛軋件熱處理將O18咖的坯料8500kg裝電爐中，退火溫度為95(TC，升溫速度控制在16CTC/min，在95(TC時保溫60分鐘，保溫時間到后出爐空冷即可。實施例2本實施例述的303B易切削不銹鋼，按質量百分比由下列組分組成C:O.11%、Mn:9.1%、Si:0.8%、P:0.03呢、S:O.19%、Cr:13.1°/。、Ni:3.2%、Cu:l.1%，其余為Fe及不可避免的微量雜質。上述303B不銹鋼的制備依次經過電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理1、冶煉-(1)電爐初煉使用普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量占總鋼水質量0.03。/。；氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.11%，之后按照每噸原料加3公斤硅鐵粉的比例加入硅鐵粉，還原渣中的氧化鉻(Cr203)，脫O并去除氣體及夾雜物，控制Cr含量為總鋼水質量的13.1%，控制Si含量為總鋼水質量的0.8%;還原期調S，同時使S的含量控制在占總鋼水質量0.19%，去除硫化物夾雜。(2)在精煉爐精煉:初煉后的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間8分鐘，真空度為1.4mbar，達到氧的含量26ppm、氫的含量2.3ppm。在出爐前20分鐘，根據爐中化學分析的數據補加Cu、Mn和Ni原料，分別控制Cu占總鋼水質量1.l%，Mn占總鋼水質量9.l%，Ni占總鋼水質量3.2%。2、鋼錠澆注在精煉爐精煉后得到的材料采用保護渣下注法澆注成鋼錠。3、鍛軋成坯料上述步驟得到的鋼錠再經常規加壓鍛軋成坯料，其鍛造比1(=5.3，始軋溫度為110(TC，在此溫度保溫，保溫時間60分鐘，保溫時間到后，開始軋鍛，終鍛軋溫度為930。C。4、坯料鍛軋件熱處理將①30mm的坯料9000kg裝電爐中，退火溫度為98CTC，升溫速度控制在15CTC/min，在980'C時保溫60分鐘，保溫時間到后出爐空冷后即可。本發明對常規生產工藝和過程不做詳細描述，詳細的具體方法和過程可結合上述生產方法和常規方法進行實施，所屬
技術領域：
的技術人員完全能夠實施。權利要求1、一種不銹鋼303B，其特征在于所述的不銹鋼303B按質量百分比由下列組分組成C0.08-0.15、Mn9.00-11.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni3.00-4.00、Cu1.00-2.00，其余為Fe及不可避免的微量雜質。2、一種權利要求1所述的不銹鋼303B的制造工藝，包括在電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理，其特征在于所述的電爐初煉和在精煉爐精煉步驟包括以下工藝(l)在電爐初煉以普通廢鋼為原料，在電爐初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水充分脫P，直至P的含量占總鋼水質量^).03%;氧化期確保含碳量控制在總鋼水質量的0.08-0.15°/。，之后加入還原劑；還原期調S，同時使S的含量占總鋼水質量0.15-0.20%，去除硫化物夾雜；(2)在精煉爐精煉初煉后的鋼水進入VOD爐真空精煉，抽空時間不少于8分鐘，真空度不大于1.5mbar，達到氧的含量〈30ppm，氫的含量〈2.5ppm。3、根據權利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于所述的還原劑是硅鐵粉。4、根據權利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于所述的鋼錠澆注采用保護渣下注法澆注。5、根據權利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于在鍛軋成坯料時，鍛造比K》5,始軋溫度為1000-IIO(TC，在此溫度保溫40-60分鐘，保溫時間到后，開始軋鍛，終鍛軋溫度為880°C-930'C。6、根據權利要求2所述的不銹鋼303B的制造工藝，其特征在于在壞料熱處理時.退火溫度為930-980°C，升溫速度控制在100-180°C/min;在930-980'C時保溫，保溫時間40-60分鐘，保溫時間到后出爐空冷。全文摘要本發明公開了一種新型低成本易切削不銹鋼303B及其制造工藝，其化學成分按質量組成百分比由下列組分組成C0.08-0.15、Mn9.00-11.00、Si≤0.8、P≤0.03、S0.15-0.20、Cr13.00-14.00、Ni3.00-4.00、Cu1.00-2.00，其余為Fe及不可避免的微量雜質。其生產方法依次包括電爐初煉、在精煉爐精煉、鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理。本發明含有一定量的Cu元素來保證耐蝕性，同時采用價格低廉的錳代替昂貴的鎳，成本比同類的產品降低20％以上，并且加工效率和加工后的表面光潔度大大優于日本標準的SUS303，特別適用于制造各種品種規格的不銹鋼板材、帶材、絲材、棒材以及其它金屬制品。文檔編號C21C5/00GK101435057SQ20081023638公開日2009年5月20日申請日期2008年11月27日優先權日2008年11月27日發明者董增武申請人:江蘇利達不銹鋼有限公司