專利名稱：一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發明涉及不銹鋼材料類，具體地說，本發明涉及一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼。

背景技術：
隨著人們的生活水平和審美觀念的提高，娛樂、商業等行業日漸繁榮，對娛樂、商業等設施用硬幣的性能要求不斷提高，不銹鋼硬幣應運而生。不銹鋼以其較低的成本、防腐耐磨能力、良好的加工性能和表面光澤，越來越被市場認同和喜愛。在許多國家和地區早已采用不銹鋼作為制造游戲機等硬幣的材料，經常使用的不銹鋼有430鐵素體不銹鋼和304奧氏體不銹鋼。
然而，娛樂、商業設施用硬幣存在一個問題，如游戲機硬幣，游戲機店主都希望其使用的硬幣不銹鋼材料區別于其他金屬材料，具有特殊的物理性能，不易偽造和仿造。
不銹鋼的種類很多，大都表面光澤、顏色白亮，很難相互區別，但在其他物理特性方面有較大的差異，其中磁性能的特征較為明顯，并且容易檢測、識別。雙相不銹鋼由鐵素體和奧氏體兩相組織組成，隨著鐵素體含量的改變，材料的磁性能也隨之變化，并且十分明顯，這樣就可與其他種類的不銹鋼區分，防偽造性強，在自動收幣機上安全防偽性也強。而目前的造幣用不銹鋼防偽能力不強，因此開發新型的防偽性強的造幣用雙相不銹鋼已成為一種趨勢，必將得到人們和市場的廣泛認同和喜愛。
通過檢索，發現以往雙相不銹鋼大都是通過合金元素的種類及含量的變化來形成不同的鋼種，很少明確指出控制Cr當量與Ni當量之比，即使有也大都是將Cr當量與Ni當量之比控制在小于3.0，如公開號為CN1155908的中國申請專利公開了一種雙相不銹鋼，它指出控制Cr當量與Ni當量之比在2.2～3.0之間，其鐵素體含量為50～65％，推得磁感應強度在0.5～0.7T之間，其硬度約為260。又如公開號為CN1571862的中國申請專利指出將鐵素體含量控制在40～65％之間，推得磁感應強度在0.4～0.7之間，其硬度約為285。這樣，通過鐵素體的含量可總結出以往雙相不銹鋼的飽和磁感應強度，其范圍在0.4～0.7T之間。由于用于造幣的材料要求其硬度低、塑性好，一般應滿足硬度HV≤220，延伸率≥20％，而以往雙相不銹鋼中的合金成分高，尤其是C、N含量較高，導致不銹鋼硬度偏高，其硬度＞220，不適于造幣。
考慮到造幣用材料應具有的力學性能及可區別于其它種類不銹鋼，本發明者通過化學成分調節控制鋼中鐵素體含量，設計出了一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，從而完成了本發明。
本發明的目的在于提供一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼。


發明內容
本發明提供了一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，所述雙相不銹鋼的化學成分包含C+N≤0.12wt％、Si≤1.0wt％、Mn2.0～6.0wt％、P≤0.04wt％、S≤0.01wt％、Ni3.0～7.0wt％、Cr22.0～27.0wt％、小于0.1wt％的Ce或小于0.006wt％的B中的一種，其余為Fe和不可避免的雜質，且滿足Creq/Nieq為3.1～3.8。
在一個優選實施方式中所述雙相不銹鋼的化學成分中還包括Cu≤2.0wt％、Mo≤2.0wt％和W≤2.0wt％。
在一個優選實施方式中C+N≤0.03wt％。
在一個優選實施方式中所述雙相不銹鋼的鉻當量Creq和鎳當量Nieq分別按下式確定Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si+0.73×％W，Nieq＝％Ni+30×(％C+％N)+0.5×％Mn+0.3×％Cu。
下面，對本具有特殊磁性能的雙相不銹鋼的化學成分作用作詳細敘述。
碳、氮是強奧氏體形成元素，但含量不易過多，較多時會使鋼的強度過高，加大硬幣沖壓模具的磨損量，增加造幣成本，本發明雙相不銹鋼中控制C+N≤0.12wt％，更進一步，可控制C+N≤0.03wt％。
硅在鋼中起固溶強化作用，考慮到造幣鋼需要較低的硬度，硅含量過高會使鋼的硬度增大，因此最好把硅含量控制在1.0wt％以下。
錳在鋼中起到穩定奧氏體和改善鋼的熱塑性的作用，還可節約高價鎳以降低成本，應適當多添加，一般將其含量控制在不小于2.0wt％，但若過量，會促進σ等有害相形成，還會降低耐蝕性，因此其添加量最好不超過6.0wt％。
磷、硫出于雙相不銹鋼熱塑性較差的原因考慮，這兩個元素含量要盡量低些，本發明鋼中控制P≤0.04wt％、S≤0.01wt％。
鉻改善鋼耐蝕性的重要元素，最好控制其含量不低于22wt％，一方面考慮到造幣鋼耐蝕性的使用要求，另一方面是保證合金元素的總量，以使奧氏體相具有一定的室溫形變穩定性。但鉻含量過高時，會使金屬間化合物析出速度加快，最好控制其含量不超過27wt％。
鎳作為強烈地形成和擴大奧氏體區的元素，要根據其他元素的多少及成形工藝和熱處理工藝來選擇適當的添加量，達到控制造幣鋼中奧氏體的含量的目的。鎳含量過少不易保證奧氏體的含量，但鎳的價格較高，一般控制其范圍在3.0～7.0wt％之間。
銅可以提高鋼的耐蝕性、耐磨性及冷加工成形性，還可節約鎳，但添加量過高會降低鋼的熱塑性，因此本發明不銹鋼中銅含量應控制在2.0wt％以下。
鉬、鎢添加適量的鉬和鎢可改善合金耐蝕性，當鉬或鎢過多會加大金屬間化合物的形成，還會增加強度及成本，最好分別控制含量不超過2.0wt％。
此外，若添加Ce或B元素中的一種，可改善雙相不銹鋼的熱塑性，但這些元素不能過多，應控制Ce小于0.1wt％、B小于0.006wt％，否則會損壞合金的成形性和使用性能。
本發明合金滿足Creq/Nieq為3.1～3.8，是為了保證鐵素體體積百分含量為68～85％時，即可得到該合金冷軋板退火態室溫飽和磁感應強度為0.72～1.0T，這樣就可以區別于其他的不銹鋼材料，具有明顯而有效的防偽性。此外，滿足鐵素體體積百分含量小于85％時，還可以使合金具有較好的冷加工塑性，保證在壓花后硬幣圖案的飽滿度。且本發明合金在高溫下的奧氏體相含量很少，具有良好的熱加工性能，保證了熱軋成材率，從而進一步降低了硬幣的制造成本。
本發明選用真空感應爐、電爐-AOD雙聯冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，模鑄或連鑄鋼坯，熱軋后于1000～1100℃固溶處理，酸洗除氧化皮、冷軋，1000～1100℃退火、酸洗、拋光表面。
本發明的有益效果為鐵素體不銹鋼和碳鋼的飽和磁感應強度一般都大于1.2T，奧氏體不銹鋼磁性較弱，一般在0.4T以下，本發明雙相不銹鋼的飽和磁感應強度為0.72～1.0T，進而使此材料具有特殊的磁性能，以區別于其他種類的不銹鋼，具有防偽性，且這種雙相不銹鋼熱成形性好、硬度低、塑性好，抗腐蝕性能優于現有造幣不銹鋼，可以應用到紀念用幣、硬幣等領域，還可以為其他需要防偽特性的金屬用品提供母材。



圖1(a)為本發明比較例1不銹鋼冷軋退火后的金相組織照片，其中深色為鐵素體相，淺色為奧氏體相。
圖1(b)為本發明比較例1不銹鋼冷軋退火后的磁化曲線。
圖2(a)為本發明實施例1不銹鋼冷軋退火后的金相組織照片，其中深色為鐵素體相，淺色為奧氏體相。
圖2(b)為本發明實施例1不銹鋼冷軋退火后的磁化曲線。

具體實施例方式 以下用實施例結合附圖對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明最佳實施方式的描述，并不對本發明的范圍有任何限制。
實施例1-5 用真空感應爐、電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，澆鑄鋼坯，經熱軋至4mm，約1050℃固溶+酸洗，冷軋至1.5mm，約1050℃退火+酸洗，拋光表面。
本發明實施例的雙相不銹鋼的化學成分見表1。
比較例1-4 按表1所示的化學成分冶煉不銹鋼，其余實施步驟同實施例1-5。
表1 本發明實施例1-5及比較例1-4不銹鋼的化學成分(wt％)

試驗例1 對本發明實施例1-5及比較例1-4不銹鋼的飽和磁感應強度及力學性能進行測試，測試結果見表2。
表2 本發明實施例1-5及比較例1-4不銹鋼的 鐵素體體積百分含量、飽磁感應強度和力學性能 試驗例2 對實施例1-5和比較例1-2不銹鋼進行熱軋實驗后，發現比較例1和比較例2熱軋板的邊部有裂紋出現，且有的部位開裂較嚴重，而采用同樣熱軋工藝的實施例1-5熱軋板未發現裂紋，說明添加了硼和稀土等元素后，不銹鋼的熱塑性得到了提高。
試驗例3 按照不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法(國家標準GB/T17897-1999)對本發明實施例1-5的雙相不銹鋼及工業430L不銹鋼(一角硬幣材質)進行耐腐蝕性能測試，檢測結果見表3。
表3 本發明實施例1-5的雙相不銹鋼及430L不銹鋼的耐點腐蝕性能 檢測結果顯示本發明雙相不銹鋼不銹鋼的耐蝕性均優于430L不銹鋼，達到了造幣用不銹鋼耐蝕性的使用要求。
權利要求
1、一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，其特征在于，所述雙相不銹鋼的化學成分包含C+N≤0.12wt％、Si≤1.0wt％、Mn2.0～6.0wt％、P≤0.04wt％、S≤0.01wt％、Ni3.0～7.0wt％、Cr22.0～27.0wt％、小于0.1wt％的Ce或小于0.006wt％的B中的一種，其余為Fe和不可避免的雜質，且滿足Creq/Nieq為3.1～3.8。
2、根據權利要求1所述的具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，其特征還在于，所述雙相不銹鋼的化學成分中包括Cu≤2.0wt％、Mo≤2.0wt％和≤2.0wt％。
3、根據權利要求1或2所述的具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，其特征還在于，C+N≤0.03wt％。
4、根據權利要求1所述的具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，其中Creq和Nieq分別按下式確定Creq＝％Cr+％Mo+1.5×％Si+0.73×％W，Nieq＝％Ni+30×(％C+％N)+0.5×％Mn+0.3×％Cu。
全文摘要
本發明提供了一種具有特殊磁性能的雙相不銹鋼，其化學成分包含C+N≤0.12wt％、Si≤1.0wt％、Mn2.0～6.0wt％、P≤0.04wt％、S≤0.01wt％、Ni3.0～7.0wt％、Cr22.0～27.0wt％、Cu≤2.0wt％、Mo≤2.0wt％、W≤2.0wt％、小于0.1wt％的Ce或小于0.006wt％的B，其余為Fe和不可避免的雜質，且Cr當量與Ni當量之比(Creq/Nieq)為3.1～3.8。通過上述化學成分的控制以使材料在冷軋退火態鐵素體體積百分含量為68～85％，飽和磁感應強度為0.72～1.0T。該雙相不銹鋼熱成形性好、硬度低、塑性好，且具有防偽性，適用于造幣。
文檔編號C22C38/58GK101608286SQ20081003933
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者剛 林, 沈繼程, 江來珠, 健 崔 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司