一种铁素体不锈钢及其制备方法与流程(纯铁,奥氏体,马氏体和铁素体定义)
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本文导读目录：
一种铁素体不锈钢及其制备方法与流程
1.本发明涉及一种高强度铁素体不锈钢制备的技术，属于不锈钢技术领域。
3.06cr19ni10不锈钢是一种典型的300系奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比为：c:0.07％，si:0.75％，mn:2.0％，cr:17.5％～19.5％，ni:8.0％～10.5％，n:0.10％，其余为fe和不可避免的杂质，然而该奥氏体不锈钢存在屈服强度不高的问题。
5.10cr17不锈钢是一种典型的铁素体不锈钢，其化学成分重量百分比为：c:0.12％，si:1.0％，mn:1.0％，cr:16.0％～18.0％，ni:0.75％，其余为fe和不可避免的杂质，然而该奥氏体不锈钢存在屈服强度和抗拉强度均不高的问题。
8.铁素体不锈钢兼具较好的耐蚀性和焊接性等优点于一体，且可有效节约ni、mn等贵重元素，是不锈钢类别，对构建资源节约型社会和发展循环经济具有显著的促进作用。
因此，针对当今对钢结构材料的长寿命、高强度、易焊接、可接受成本的要求不断增加，开发高强度铁素体不锈钢是不锈钢技术领域创造发明的主攻方向之一。
10.由于高强度铁素体不锈钢的制造门槛高，技术含量高，热处理难度高，稍有不慎便难以达到预期性能。
因此目前国际通行的铁素体不锈钢标准(美标、日标、欧标、国标)不限定ni含量下限，但将ni含量上限限定在0.75％以内，适合采用大高炉普碳铁水+aod合金化。
12.传统的低镍或无镍型铁素体不锈钢从高温到室温时的组织都是纯铁素体，热处理过程无需考虑相变影响，只要保温温度能够避开几个脆性区间，尽快消除轧制过程中形成的晶粒织构即可。
而对于制备镍含量较高的铁素体不锈钢来说，由于镍是奥氏体形成元素，在铁素体不锈钢中，随着镍含量的增加，材料高温组织不再是纯铁素体，金属间化合物的形成机理及其对不锈钢性能的影响将更为复杂，工艺控制窗口也较传统低镍铁素体不锈钢更为精确，并且需要利用不同的镍含量和热处理工艺控制马氏体质点的分布及形态，以达到所需的不同的理化性能。
16.一种铁素体不锈钢，其化学成分按重量百分比含量包括：c0.01％～0.1％，si0.1％～1.0％，mn0.1％～1.0％，cr16.0％～23.0％，ni0.5％～2.0％，n≤0.03％，其余为fe和不可避免的杂质。
18.上述铁素体不锈钢，作为一种优选实施方式，所述铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度≥360mpa，抗拉强度≥510mpa，断后伸长率≥20％，硬度≤hrb95。
20.上述铁素体不锈钢，作为一种优选实施方式，所述铁素体不锈钢的镍含量为0.8％～2.0％(例如，0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、1.9％)时，所述铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥600mpa，断后伸长率≥17％，硬度≤hrb95，所述铁素体不锈钢材料适合钢结构用途。
22.上述铁素体不锈钢，作为一种优选实施方式，所述铁素体不锈钢的金相组织是铁素体基体中析出有马氏体第二相。
24.一种上述铁素体不锈钢的制备方法，依次包括以下工序：红土镍矿烧结、高炉冶炼低镍铁水、aod转炉冶炼、lf精炼炉精炼、连铸、热轧和热处理；其中，所述连铸工序得到的连铸坯经热轧后，在铁素体区或铁素体奥氏体双相区温度区间进行热处理。
27.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在aod转炉冶炼工序中，在aod氧化阶段补加高碳铬铁，或在aod还原阶段补加低碳铬铁或微碳铬铁，控制精炼钢水的铬含量范围为16.0％～23.0％(例如，17.0％、18.0％、19.0％、20.0％、21.0％、22.0％)。
29.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述lf精炼炉精炼工序中，钢水温度在1650～1750℃(例如，1660℃、1680℃、1700℃、1720℃、1740℃)时，向钢水中吹氧，与钢水中的碳元素反应，形成co，控制钢水中碳含量范围为0.01％～0.1％(例如，0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％)。
31.本发明通过在精炼工序中在1650～1750℃范围内吹氧，和精炼全程吹氩操作，调整精炼钢水的碳含量范围为≤0.1％，氮含量范围为≤0.03％。
34.由于材料的镍含量决定了高温和室温的组织构成，因此，在高温的铁素体区或铁素体奥氏体双相区进行热处理主要取决于材料的镍含量。
36.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，当热轧带钢的镍含量为0.5％-0.8％时，可选择连续退火或整卷退火进行热处理；即，针对0.5％-0.8％ni含量，选择连续退火可以得到较高的强度用于结构用途，选择整卷退火可以得到较低的强度用于冷轧用途。
38.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理工序中，当热轧带钢的镍含量为0.8％～2.0％时，退火温度优选700～800℃，采用整卷退火进行热处理，即，使用箱式或罩式退火炉进行热处理。
40.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理工序中，当所述铁素体不锈钢用作冷压延用途时，采用整卷退火进行热处理，即使用箱式或罩式退火炉对热轧带钢进行软化。
42.上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理工序中，整卷退火时采用空冷或风冷方式冷却至室温；优选地，所述热处理工序中，热轧带钢放入高温箱式退火炉中升温至700～850℃，保温20h以上(例如，22h、25h、28h、30h)之后随炉冷却，冷却至300℃以下(例如，280℃、250℃、200℃)出炉空冷。
这里，连铸坯经热轧后，在铁素体奥氏体双相区温度区间进行热处理。
45.本发明所述的铁素体不锈钢中，镍以固溶的形式存在于基体中，镍作为一种奥氏体形成元素，在保温-冷却过程中会在金相组织保留少量的奥氏体马氏体质点，阻止铁素体晶粒的过分长大，细化晶粒，显著提高铁素体不锈钢的室温力学性能，特别是强度和韧性。
49.本发明中，以上技术特征在不相互冲突的条件下，可以自由组合形成新的技术方案。
51.(1)对比10cr17不锈钢，本专利所述高强度铁素体不锈钢，根据含镍量的不同，屈服强度提高100～300mpa，断后延伸率保持在17％～35％范围，扩大了中铬铁素体不锈钢的应用范围。
53.(3)本发明采用“一火成材”热处理方法，仅需一次热处理即可达到所述高强度铁素体不锈钢所需的力学性能。
55.图2为本发明实施例1制备的铁素体不锈钢的金相组织图(10m)。
57.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。
对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
59.一种铁素体不锈钢，其化学成分按重量百分比含量包括：c0.02％，si0.38％，mn0.48％，cr16.41％，ni0.72％，n0.02％，其余为fe和不可避免的杂质。
62.aod转炉：对高炉出铁的铁水进行精炼。
在aod氧化阶段补加不含镍炉料，如普碳废钢或400系废不锈钢等，控制精炼钢水的镍含量为0.72％；在aod氧化阶段补加高碳铬铁，控制精炼钢水的铬含量为16.41％。
65.热处理：将连铸工序得到的连铸坯经热轧后，在铁素体奥氏体两相区进行热处理：热轧整卷带钢放入高温箱式退火炉中升温至835℃，保温72h后随炉冷却，280℃出炉空冷，得到铁素体不锈钢。
67.本实施例中得到的铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度369mpa，抗拉强度519mpa，断后伸长率32％，硬度为82.2hrb，该铁素体不锈钢材料适合冷轧及冷成型用途。
69.一种铁素体不锈钢，其化学成分按重量百分比含量包括：c0.02％，si0.37％，mn0.61％，cr16.17％，ni1.21％，n0.01％，其余为fe和不可避免的杂质。
74.lf精炼炉：将aod转炉精炼后的钢水转入lf精炼。
钢水温度在1650℃时，向钢水中吹氧，氧气与钢水中的碳元素反应，形成co，控制钢水中碳含量范围0.02％；精炼全程吹氩，在钢水中形成真空气泡带走氮元素，控制氮含量范围为0.01％。
77.本实施例经热处理后得到的铁素体不锈钢，其铁素体基体中析出有马氏体第二相；该铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度502mpa，抗拉强度623mpa，断后伸长率20％，硬度为90.7hrb，该铁素体不锈钢材料适合钢结构用途。
79.一种铁素体不锈钢，其化学成分按重量百分比含量包括：c0.03％，si0.46％，mn0.32％，cr16.18％，ni0.66％，n0.02％，其余为fe和不可避免的杂质。
84.lf精炼炉：将aod转炉精炼后的钢水转入lf精炼。
钢水温度在1675℃时，向钢水中吹氧，氧气与钢水中的碳元素反应，形成co，控制钢水中碳含量范围0.03％；精炼全程吹氩，在钢水中形成真空气泡带走氮元素，控制氮含量范围为0.02％。
87.图3示出了本实施例经热处理后的铁素体不锈钢的金相组织图。
由图3可以看出，本实施例中经热处理后得到的铁素体不锈钢，其铁素体基体中析出有马氏体第二相；该铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度442mpa，抗拉强度598mpa，断后伸长率21％，硬度为90.7hrb，该铁素体不锈钢材料适合钢结构用途。
89.一种铁素体不锈钢，其化学成分按重量百分比含量为：c0.02％，si0.34％，mn0.35％，cr16.03％，ni0.10％，n0.05％，其余为fe和不可避免的杂质。
91.高炉铁水：以普通块矿(w(fe)≥50％)为铁源，经过烧结，制成烧结矿。
在高炉内通过还原反应制成低镍铁水，出铁的铁水中不含镍。
93.lf精炼炉：将aod转炉精炼后的钢水转入lf精炼。
钢水温度在1690℃时，向钢水中吹氧，氧气与钢水中的碳元素反应，形成co，控制钢水中碳含量范围0.02％；精炼全程吹氩，在钢水中形成真空气泡带走氮元素，控制氮含量范围为0.05％。
96.本对比例经热处理后得到的铁素体不锈钢为典型的纯铁素体不锈钢，该铁素体不锈钢的力学性能为：屈服强度325mpa，抗拉强度498mpa，断后伸长率31％，硬度为73.5hrb，该铁素体不锈钢材料适合冷轧及冷成型用途。
纯铁,奥氏体,马氏体和铁素体定义
这种随温度变化．固态金属由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异晶转变．。
碳溶于一Fe铁中的固溶体，称为奥氏体，用符号A表示。
它仍保持护铁的面心立方品格，其有良好的塑性和低的变形拢力，适合于锻造。
由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体．用符号P表示。
珠光体的性能介于硬的渗碳体和软的铁素体之间，硬度适中，强度较好，脆性不大。
铁素体马氏体和奥氏体的区别.pdf
铁在固态有两种晶体结构，一是体心立方结构（存。
碳是钢中另一主要元素，对钢的组织和性能起重要作。
是溶入铁中与铁形成固溶体（两种以上化学组分互相溶解而形成的均匀固相）；另一是与铁。
铁素体；溶于铁中形成的固溶体称奥氏体，其。
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