成分工藝的調整對200 系不銹鋼冷加工與性能的影響

洪基慶 黃賢光 周惠惠

（廣西北部灣新材料有限公司，廣西 北海536000）

目前市面上流通的不銹鋼絕大部分為奧氏體不銹鋼，由于其具有良好的韌性、塑性，被廣泛地運用在建筑、車輛、房屋裝修、家用電器、醫療器械等領域。其產量占到總不銹鋼產量的60%-80%。由于添加的成分不同，又可以分為鉻鎳系奧氏體不銹鋼和鉻錳系奧氏體不銹鋼。鉻錳系奧氏體不銹鋼又稱為200 系奧氏體不銹鋼，不僅具有不錯的機械性能，同時合金的使用成本更低，越來越受到人們的關注。

相對于鉻鎳系不銹鋼，鉻錳系不銹鋼在成分上主要是加入了含量較高的Mn、N、Cu 等奧氏體形成元素，降低了價格相對較高的Ni 元素的使用量。其中最主要形成奧氏體的元素是Mn和N 元素。

Cu 也是作為奧氏體的形成元素之一，但是Cu 是較弱的奧氏體形成元素。Cu 加入可以改善節鎳奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能，改善鋼材的塑性。但是Cu 的添加會對煉鋼過程中爐襯有一定的損害，同時也會降低材料的焊接性能。本文通過降低Cu 的使用量，稍微增加C 的使用量，研究材料冷加工的影響情況。

1 影響奧氏體的形成元素

常見奧氏體形成元素主要有鎳、氮、碳、錳、銅等，不同元素對于奧氏體的形成強度不同，經過多年的不斷探索，人們已經給出了很多不同元素對奧氏體形成的影響關系。常見公式為如下公式：

奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

從公式中可以看出，C 和N 元素奧氏體的形成能力很強，都約是鎳的30 倍。但是C 元素過多會容易在鋼材晶體間析出碳化物并形成貧Cr 區，容易導致晶間腐蝕的產生，使鋼材發生脆斷、強度降低等問題。氮作為合金元素通過固溶強化能顯著提高鋼的強度[1]。但是鋼中含氮量增加，會使的鋼在低溫狀態下出現脆斷的情況出現。同時，含氮量高的鋼材，對于熱加工的工藝要求較高。如果加工不當，會形成氮化物析出，使得鋼材的力學性能以及抗腐蝕性能降低。Mn 作為較弱的奧氏體形成元素，起到提高鋼材淬透性能，同時提高氮在奧氏體中的溶解能力。Cu也是非常弱的奧氏體穩定元素，加入Cu 元素能提高鋼材的在非氧化性酸介質中的抗腐蝕能力，同時提高鋼材的冷加工性能。Cr 作為穩定鐵素體的元素，不利于形成奧氏體，但是具有提高材料的抗腐蝕性能作用，鉻元素會使在鋼材表面形成一層富含鉻的氧化膜，鋼材中有必要增加一定量的Cr 元素。鋼中鉻含量大于12%時，鋼的耐腐蝕性能才比較優異[2]。

2 降低銅含量提高碳含量對冷軋的影響

本次一共對10 卷進行了跟蹤，卷號1-5 提高了碳含量，降低了銅含量，卷號6-10 是正常的未有進行成分改動的卷。如表1，更改成分鋼卷卷厚度都是控制在下差-0.05～-0.1 之間。

表1 鋼卷銅與碳成分含量

從固溶酸洗結果可以看出，提高了碳含量降低銅含量，鋼卷的表面質量沒有增加。如表2。

表2 鋼卷表面質量情況

從冷軋現場來看，更改成分之后，冷軋軋制力相對于未作成分更改的鋼卷軋制力明顯偏大，剛起軋，軋制力可以達到15000 噸，軋制速度過快，容易造成斷帶的危險。但是排的壓下率小，軋制速度也可以達到320m/min。

從力學性能測試來看，更改成分之后，抗拉強度有所增加，斷后延伸率增加，硬度增加。

表3 鋼卷力學表現

3 結論

3.1 鋼材提高碳含量，降低銅含量之后，與對比樣比較鋼卷在進行冷軋時的軋制力明顯增加。

3.2 該批次調整成分后對鋼材的表面質量沒有明顯影響。

3.3 該批次調整成分后的硬度（HRB）在95.4-100，比未作成分更改的卷要高，抗拉強度在1099-1178 之間，比未作成分調整的979-1070 要高。