一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢及其制备工艺的制作方法

本发明涉及软磁不锈钢，具体地，涉及一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢及其制备工艺。

背景技术：

1、软磁材料具有低矫顽力和高磁导率的特点，在磁场的作用下易被磁化和退磁，所以广泛应用于电力、电子、通讯、汽车等领域，是一种重要的基础材料。而软磁不锈钢因较低的成本和优异的耐蚀性和磁性能在电磁阀的选材中更具优势。

2、随着相关行业的快速发展，更为严苛的应用场景对软磁不锈钢提出了更高的要求，在保证一定的耐蚀性和磁性(hc≤450a/m)外还需具备强韧性，因此行业内把高强度软磁不锈钢列为研究方向。现有软磁不锈钢材料以抗拉强度(ts)为衡量指标，一般软磁材料抗拉强度在350-450mpa水平，而高强度软磁材料需把抗拉强度设计到500-700mpa水平，以满足电磁阀中电磁铁芯的使用寿命。

3、现有软磁不锈钢组织设计多为铁素体组织，晶粒易长大产生组织脆性，冷抽性不佳。更好的冷抽性能不仅体现了韧性，同时避免物料损耗提高了经济性。

4、另外，现有软磁不锈钢需采用多种强化方式并行的设计思路来获得俱佳的软磁性能与强度。一般高强度软磁设计主要从以下几个方式进行：

5、①采用固溶强化方式，通过添加mo、mn等固溶元素来提高强度，同时也可保持较好的磁性；但合金含量的增加，会提高生产成本；

6、②采用位错强化方式，比如意大利cogne采用了冷抽的位错强化来提高强度，主要方式是在获得最佳软磁性能后，通过少量冷变形使金属原子间位错加强，从而实现强度与磁性相匹配的效果；但冷变形量的控制受到原料尺寸以及性能波动的影响，不易控制；

7、③采用沉淀强化方式，比如日本东北特钢k-m57采用添加al、cu合金元素，通过时效处理来控制析出量，实现强度与磁性相匹配的效果；但析出量的控制受合金含量、组织、热处理控制的影响，实际生产上对工艺要求较高。

技术实现思路

1、针对上述软磁不锈钢冷抽性不佳、软磁强度强化困难的问题，本发明提供了一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢及其制备工艺，该工艺制得的软磁双相不锈钢具有高冷抽性(约20％冷抽率)、高强韧性和高软磁强度。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢的制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：

3、s1、炼钢，并控制钢坯成分按质量百分比计，如下：c≤0.12％，si≤1.0％，mn≤1.25％，p≤0.06％，s≥0.15％，ni≤0.6％，cr：16.0-18.0％，mo≤0.6％，n≤0.03％，余量为fe，并且creq/nieq＝2.0-2.6；

4、s2、热轧采用二次轧制的方法：一次轧制温度为1050-1250℃，将钢坯轧制为圆坯；二次轧制温度为900-950℃，将圆坯进一步轧制到目标尺寸，获得包括奥氏体和铁素体的双相细小组织；

5、s3、在700-800℃空冷去应力退火，消除圆棒内在应力；

6、s4、冷抽变形至产品需求尺寸，获得良好的尺寸精度以及为后续组织再结晶提供组织准备；

7、s5、在1000-1050℃下保温0.5-1h后冷却得到淬火马氏体和铁素体的双相组织；

8、s6、在700-800℃下保温4-6h后冷却得到回火马氏体和铁素体的双相组织，其中回火马氏体组织的体积比为38-42％。

9、上述技术方案中，采用了相变强化机制来制备高强度软磁不锈钢，并具备以下优势：

10、①在合金控制上：通过控制c元素含量，实行组织相转变，从而达到强化效果及高强度性能，成本及合金控制上更加具有优势；

11、②与现有技术采用铁素体组织相比，本发明组织控制为铁素体和马氏体双相组织，来增加其冷抽变形(约20％)性能；

12、③在强度与韧性控制上，通过热处理温度的调节来控制组织比例及形态，获得想要的强韧性；基于回火马氏体组织具有优异的软磁及高的强度性能，通过工艺控制在铁素体组织的基础上，相变转化成一定比例的回火马氏体组织，来获得高强度软磁不锈钢。

13、creq/nieq＝(cr百分含量+1.5si百分含量+mo百分含量-4.99)/[ni百分含量+30c百分含量+0.5mn百分含量+26(n百分含量-0.02)+2.77]。

14、优选地，步骤s1中，所述钢坯成分按质量百分比计，如下：c：0.04-0.06％，si：0.3-0.5％，mn：0.8-1.0％，p≤0.04％，s：0.19-0.23％，ni≤0.6％，cr：16.9-17.2％，mo≤0.3％，n：0.015-0.03％，余量为fe。

15、优选地，步骤s2中，所述双相细小组织的晶粒度≥5.5级。

16、优选地，步骤s5中，冷却方式为水冷。

17、优选地，步骤s6中，冷却方式为空冷。

18、进一步地，在步骤s4冷抽前还包括：去除退火产生的表面氧化皮，采用剥皮处理。

19、进一步地，还包括：s7、矫直和研磨，使产品获得优异的直度及表面粗糙度。

20、本发明第二方面提供一种上述的制备工艺制得的高冷抽性高强度软磁双相不锈钢。

21、通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

22、本发明采用相变强化机制来制备高强度软磁不锈钢，并具备以下优势：①在合金控制上：通过控制c元素含量，实行组织相转变，从而达到强化效果及高强度性能，成本及合金控制上更加具有优势；②与现有技术采用铁素体组织相比，本发明组织控制为铁素体和马氏体双相组织，来增加其冷抽变形(约20％)性能；③在强度与韧性控制上，通过热处理温度的调节来控制组织比例及形态，获得想要的强韧性；基于回火马氏体组织具有优异的软磁及高的强度性能，通过工艺控制在铁素体组织的基础上，相变转化成一定比例的回火马氏体组织，来获得高强度软磁不锈钢。

技术特征：

1.一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤s1中，所述钢坯成分按质量百分比计，如下：c：0.04-0.06％，si：0.3-0.5％，mn：0.8-1.0％，p≤0.04％，s：0.19-0.23％，ni≤0.6％，cr：16.9-17.2％，mo≤0.3％，n：0.015-0.03％，余量为fe。

3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤s2中，所述双相细小组织的晶粒度≥5.5级。

4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤s5中，冷却方式为水冷。

5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤s6中，冷却方式为空冷。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备工艺，其特征在于，在步骤s4冷抽前还包括：去除退火产生的表面氧化皮。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的制备工艺，其特征在于，还包括：s7、矫直和研磨。

8.权利要求1至7中任一项所述的制备工艺制得的高冷抽性高强度软磁双相不锈钢。

技术总结
本发明公开了一种高冷抽性高强度软磁双相不锈钢及其制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：炼钢，并控制钢坯成分按质量百分比计，如下：C≤0.12％，Si≤1.0％，Mn≤1.25％，P≤0.06％，S≥0.15％，Ni≤0.6％，Cr：16.0‑18.0％，Mo≤0.6％，N≤0.03％，余量为Fe，并且Cr<subgt;eq</subgt;/Ni<subgt;eq</subgt;＝2.0‑2.6；一次轧制温度为1050‑1250℃；二次轧制温度为900‑950℃，获得包括奥氏体和铁素体的双相细小组织；在700‑800℃下去应力退火；冷抽变形至产品需求尺寸；在1000‑1050℃下保温0.5‑1h后冷却得到淬火马氏体和铁素体的双相组织；在700‑800℃下保温4‑6h后冷却得到回火马氏体和铁素体的双相组织，其中回火马氏体组织的体积比为38‑42％。本发明采用相变强化机制来制备高强度软磁不锈钢，达到强化效果及高强度性能，同时增加了其冷抽变形性能。

技术研发人员：赵望泰,王旭东,王祚鑫
受保护的技术使用者：江阴华新特殊合金材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23