成分工艺的调整对200 系不锈钢冷加工与性能的影响

洪基庆 黄贤光 周惠惠

（广西北部湾新材料有限公司，广西 北海536000）

目前市面上流通的不锈钢绝大部分为奥氏体不锈钢，由于其具有良好的韧性、塑性，被广泛地运用在建筑、车辆、房屋装修、家用电器、医疗器械等领域。其产量占到总不锈钢产量的60%-80%。由于添加的成分不同，又可以分为铬镍系奥氏体不锈钢和铬锰系奥氏体不锈钢。铬锰系奥氏体不锈钢又称为200 系奥氏体不锈钢，不仅具有不错的机械性能，同时合金的使用成本更低，越来越受到人们的关注。

相对于铬镍系不锈钢，铬锰系不锈钢在成分上主要是加入了含量较高的Mn、N、Cu 等奥氏体形成元素，降低了价格相对较高的Ni 元素的使用量。其中最主要形成奥氏体的元素是Mn和N 元素。

Cu 也是作为奥氏体的形成元素之一，但是Cu 是较弱的奥氏体形成元素。Cu 加入可以改善节镍奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能，改善钢材的塑性。但是Cu 的添加会对炼钢过程中炉衬有一定的损害，同时也会降低材料的焊接性能。本文通过降低Cu 的使用量，稍微增加C 的使用量，研究材料冷加工的影响情况。

1 影响奥氏体的形成元素

常见奥氏体形成元素主要有镍、氮、碳、锰、铜等，不同元素对于奥氏体的形成强度不同，经过多年的不断探索，人们已经给出了很多不同元素对奥氏体形成的影响关系。常见公式为如下公式：

奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

从公式中可以看出，C 和N 元素奥氏体的形成能力很强，都约是镍的30 倍。但是C 元素过多会容易在钢材晶体间析出碳化物并形成贫Cr 区，容易导致晶间腐蚀的产生，使钢材发生脆断、强度降低等问题。氮作为合金元素通过固溶强化能显著提高钢的强度[1]。但是钢中含氮量增加，会使的钢在低温状态下出现脆断的情况出现。同时，含氮量高的钢材，对于热加工的工艺要求较高。如果加工不当，会形成氮化物析出，使得钢材的力学性能以及抗腐蚀性能降低。Mn 作为较弱的奥氏体形成元素，起到提高钢材淬透性能，同时提高氮在奥氏体中的溶解能力。Cu也是非常弱的奥氏体稳定元素，加入Cu 元素能提高钢材的在非氧化性酸介质中的抗腐蚀能力，同时提高钢材的冷加工性能。Cr 作为稳定铁素体的元素，不利于形成奥氏体，但是具有提高材料的抗腐蚀性能作用，铬元素会使在钢材表面形成一层富含铬的氧化膜，钢材中有必要增加一定量的Cr 元素。钢中铬含量大于12%时，钢的耐腐蚀性能才比较优异[2]。

2 降低铜含量提高碳含量对冷轧的影响

本次一共对10 卷进行了跟踪，卷号1-5 提高了碳含量，降低了铜含量，卷号6-10 是正常的未有进行成分改动的卷。如表1，更改成分钢卷卷厚度都是控制在下差-0.05～-0.1 之间。

表1 钢卷铜与碳成分含量

从固溶酸洗结果可以看出，提高了碳含量降低铜含量，钢卷的表面质量没有增加。如表2。

表2 钢卷表面质量情况

从冷轧现场来看，更改成分之后，冷轧轧制力相对于未作成分更改的钢卷轧制力明显偏大，刚起轧，轧制力可以达到15000 吨，轧制速度过快，容易造成断带的危险。但是排的压下率小，轧制速度也可以达到320m/min。

从力学性能测试来看，更改成分之后，抗拉强度有所增加，断后延伸率增加，硬度增加。

表3 钢卷力学表现

3 结论

3.1 钢材提高碳含量，降低铜含量之后，与对比样比较钢卷在进行冷轧时的轧制力明显增加。

3.2 该批次调整成分后对钢材的表面质量没有明显影响。

3.3 该批次调整成分后的硬度（HRB）在95.4-100，比未作成分更改的卷要高，抗拉强度在1099-1178 之间，比未作成分调整的979-1070 要高。