低鎳奧氏體鋼制造技術

本發明專利技術涉及一種低鎳奧氏體鋼，含有鐵和下列成分：小于１７．０ｗｔ％的錳；大于２１．０且不大于２６．０ｗｔ％的鉻；小于１５．０ｗｔ％的鉬；大于０．７０且不大于１．７０ｗｔ％的氮；和大于０．１１且不大于０．７０ｗｔ％的碳。本發明專利技術還涉及本發明專利技術的鋼的生產和應用。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種低鎳奧氏體鋼，特別是一種低鎳、低鉬、低錳且低銅的奧氏體鋼及其應用。本專利技術還涉及由這種鋼組成的制品的生產方法。這里，術語“鋼”通常是指含鐵的合金并包括含碳的鐵。嚴格來說，奧氏體是具有面心立方晶體結構(“γ-鐵”)的鐵的高溫變體，在740℃和1538℃之間熱力學穩定，并以固溶體形式含有從0到最大2.1重量％的碳(在1153℃)。然而，通常所有具有面心立方晶格的鋼都稱為奧氏體鋼或奧氏體。對于許多鋼的用途都要求面心立方奧氏體結構，或者至少與其它變體(例如鐵素體或馬氏體鋼)相比是有利的；例如，奧氏體是非鐵磁性的，這使得奧氏體鋼可以用于電氣或電子部件或其它不希望出現磁性排斥或吸引的用途中，例如在鐘表中。然而，由于奧氏體是高溫變體，在低溫下是熱力學不穩定的，奧氏體必須經過穩定化轉變為其它變體，使其在常溫下也保持其希望的奧氏體性質。例如，這可以通過加入稱為奧氏體結構穩定劑的合金元素來進行。最常用于該目的的合金元素是鎳，典型用量為8-10重量％。其它合金組分用于以希望的方式影響鋼的其它性質(例如抗蝕性和耐磨性、硬度、強度或延展性)。然而，特定合金元素的使用通常也導致一些缺點，通常是與用量有關，這可以通過在一定范圍內調整合金組成來抵消。例如，碳和錳一般有助于穩定奧氏體結構，但是過量時降低抗蝕性。硅通常是一種不可避免的雜質，但是有時也有意加入作為氧的清除劑，但是促進δ-鐵素體的形成。鉻、鉬和鎢對抗蝕性有決定性的貢獻，但是同樣促進δ-鐵素體的形成。氮能穩定奧氏體結構并提高抗蝕性，但是過高的氮含量降低鋼的延展性。鋼組成優化的一個難點是鋼的性質不隨特定合金組分的含量線性變化，而是組成上的很小變化可能產生材料性能非常大的突然變化。使用有色金屬作為合金元素的另一個缺點一般是它們的價格較高。很久就已經知道鋼及其生產。例如，在工業化學百科全書，第六版，1999電子出版社，Wiley-VCH，D-69451 Weinheim，Germany在關鍵詞“鋼”的條目下可以發現鋼工藝的全面評述。對于一些用途，低鎳奧氏體鋼是希望的材料。這種鋼越來越重要的應用領域是在其使用過程中與人或動物體接觸的制品，因為這些鋼當然不會引起鎳過敏。鎳過敏通常是與含鎳鋼接觸時產生接觸濕疹或其它過敏現象的原因，例如在珠寶、手表或植入物的使用過程中或者在使用這種鋼制造的醫療儀器時發生。所以，在許多國家確定了材料鎳含量的限值或者對其在與人或動物體的接觸時鎳釋出的限值，或者已經強制執行。也正是這種原因，擁有多種用途的多種低鎳奧氏體鋼變得越來越重要。已知一些低鎳奧氏體鋼，包括無鎳的奧氏體鋼。通常，在這種鋼中的奧氏體結構是通過元素氮穩定的。因此，AT-B-266 900提出用于生產運動機械部件，尤其是那些承受振動應力的機械部件的奧氏體、非磁性鋼的使用，要使用的鋼只被確定在極寬范圍的可能組成0-20重量％的Mn、0-30重量％的Cr、0-5重量％的Mo和/或V、至少0.5，優選為至少1.4重量％的N、0.02-0.55重量％的C，0-2重量％的Si和0-25重量％的Ni，余量為鐵。所述寬范圍覆蓋了具有完全不同性能的不同的鋼，沒有給出選擇特定鋼的判據，關于這種鋼的生產措施了解得也很少。EP-A-875 591公開了抗腐蝕的基本不含鎳的奧氏體鋼的使用，主要組成為5-26重量％的Mn、11-24重量％的Cr、2.5-6重量％的Mo、0.2-2.0重量％的N、0.1-0.9重量％的C，最多0.5重量％的Ni，余量為鐵，它作為生產與生物接觸的制品的材料。DE-A-195 13407類似地公開了使用抗腐蝕的基本無鎳的奧氏體鋼作為生產與生物接觸的制品的材料。這種鋼的主要組成為2-26重量％的Mn、11-24重量％的Cr、2.5-10重量％的Mo、0.55-1.2重量％的N、小于0.3重量％的C，最多0.5重量％的Ni，余量為鐵。JP-A-07/150297(化學摘要摘要編號為123175994)公開了一種鋼，組成為10-25重量％的Mn、10-25重量％的Cr、5-10重量％的Mo、0.2-1重量％的N、0.05-0.5重量％的C和最多0.5重量％的Si，余量為鐵，它在造船業中的使用。DE-A-196 07828描述了一種鋼，組成為8-15重量％的Mn、13-18重量％的Cr、2.5-6重量％的Mo、0.55-1.1重量％的N、最多0.1重量％的C和最多0.5重量％的Ni，余量為鐵，它用于各種部件，尤其是發電機罩環。在所述出版物公開的鋼的情況下，用較大量的鉬來獲得高的抗腐蝕性，而鉬是目前為止傳統合金元素中最昂貴的。DE-A-42 42 757提出了一種主要組成是21-35重量％的Mn、9-20重量％的Cr、0-7重量％的Mo、0.3-0.7重量％的N、最多0.015重量％的C、最多0.1重量％的Ni，最多0.5重量％的Si、最多0.02重量％的P、最多0.02重量％的S和最多4重量％的Cu，余量為鐵的鋼的使用，它作為生產與生物接觸的制品的材料。EP-A-422 360公開組成為17-20重量％的Mn、16-24重量％的Cr、0-3重量％的Mo、0.5-1.3重量％的N和最多0.20重量％的C，余量為鐵的鋼的使用，它用于生產鐵路車輛的部件。EP-A-432 434描述了組成為17.5-20重量％的Mn、17.5-20重量％的Cr、0-5重量％的Mo、0.8-1.2重量％的N、最多0.12重量％的C、0.2-1重量％的Si、最多0.05重量％的P、最多0.015重量％的S和最多3重量％的Ni，余量為鐵的鋼來生產連接元件的方法。DE-A-25 18452描述了一種通過在至少925℃對無氮或低氮中間合金滲氮來生產奧氏體鋼的方法，包含21-45重量％的Mn、10-30重量％的Cr和0.85-3重量％的N，余量為鐵。雖然在這些出版物描述的鋼具有較低的鉬含量，但是，它們有對抗腐蝕性有不利影響的較高的錳含量。DE-A-24 47 318描述了一種奧氏體鋼，它包含15-45重量％的Mn、10-30重量％的Cr、0.85-3重量％的N、最多1重量％的C、0-2重量％的Si和下列三種合金元素的至少一種1-3重量％的Cu、1-4重量％的Ni和1-5重量％的Mo，這最后三種成分的總含量達到5重量％，余量為鐵，合金的組成必須滿足另外的特定條件。此外，如果使用至少21重量％的較高錳含量，則該合金可以不含Cu和Ni。在這種鋼中，如果較高的鉬或錳含量可以接受，和/或存在至少1重量％的銅，則也可不用鎳。EP-A-640 695公開了一種組成為11-25重量％的Mn、10-20重量％的Cr、最多1重量％的Mo、0.05-0.55重量％的N、最多0.01重量％的C、最多0.5重量％的Ni和最多1重量％的Si，余量為鐵的鋼，它用于生產與生物皮膚接觸的日用品。JP-A-07/157847描述了一種鋼，含有9-20重量％的Mn、12-20重量％的Cr、1-5重量％的Mo、0.1-0.5重量％的N、0.01-0.6重量％的C、0.05-2.0重量％的Si、0.05-4重量％的Cu，余量為鐵，它用于生產表殼。JP-A-06/116 683(化學文摘摘要編號為121138544)公開了一種鋼，含有5-23重量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種奧氏體鋼，它含有鐵和下列成分組成的鋼： 錳：小于１７．０重量％； 鉻：大于２１．０且不大于２６．０重量％； 鉬：小于１．５０重量％； 氮：大于０．７０且不大于１．７０重量％； 碳：大于０．１１且不大于０．７０重量％。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M施派德爾，
申請(專利權)人：BASF公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]