本發(fā)明屬于不銹鋼應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的304鋼種和316L鋼種因其優(yōu)秀的耐腐蝕、加工性、焊接性在很多方面都得到了廣泛使用，但是，由于其中Mo、Ni等高價元素的含量較高，造成其成本過高，限制了其在某些方面的應(yīng)用，目前的研究一直致力于開發(fā)低貴金屬含量同時具有良好的冷熱加工性的奧氏體不銹鋼。
中國專利申請99110134.0、200710041181.2、200710093876.5、200710156294.7、200810023408.5中分別公開了一種奧氏體不銹鋼，其鎳含量均有了較大的降低，但是相對來說仍比較高，并且不銹鋼的熱加工性能相對也有較大的下降，限制了這一類不銹鋼的應(yīng)用。
中國專利申請01111434.7公開了一種奧氏體不銹鋼，其鎳含量達(dá)到2.0％以下，但是上述奧氏體不銹鋼是一種鎳含量較低的不銹鋼，根據(jù)該專利申請公開的技術(shù)方案可以看出，其追求的是奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能，尤其是耐酸堿腐蝕性能，雖然其延伸率較高，并且具有比1Cr18Ni9Ti更好的深沖、深拉性能，但是該奧氏體不銹鋼中含有較多的Al元素等鐵素體形成元素，這對于保證不銹鋼中奧氏體相的數(shù)量是不利的，而且還需要加入含量非常稀少而且分布極為分散的錸元素，這在一定程度上又造成了成本的增加，而且，該奧氏體不銹鋼的熱加工性也較差，在熱軋時容易出現(xiàn)邊裂及M型缺陷。
中國專利申請200710134321.0公開了一種鉻錳銅鉬系奧氏體耐蝕耐磨不銹鋼，其鎳含量也達(dá)到了2％以下，但是其所關(guān)注的仍然是合金元素對不銹鋼的耐蝕耐磨性能的影響，該不銹鋼的冷熱加工性能相對較差。
中國發(fā)明專利CN200910128648.6涉及一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼。以重量百分比計，該低鎳含量奧氏體不銹鋼的成分組成包括：Cr：13-16.2％，Ni：1.0％以下，Cu：1.0-2.2％，Mn：8.0-11.2％，N：0.1-0.2％，C：0.05-0.1％，Si：0.3-0.6％，余量為Fe及其他不可避免的元素。該發(fā)明通過以低價的錳，氮來代替部分的高價鎳元素，能夠大大降低成本，同時保證奧氏體不銹鋼具有較好的耐蝕性以及冷熱加工性能；還可以通過加入一定量的B和Ca，進(jìn)一步改善不銹鋼的冷熱加工性，避免熱軋過程中邊裂和M型缺陷的出現(xiàn)，但是機械強度較弱。
根據(jù)上述分析可以得知，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了較多的低鎳含量奧氏體不銹鋼，其成本較之304、316L不銹鋼已經(jīng)有了較大的下降，但是鎳含量仍有一定的下降空間，而且，目前的研究在降低鎳含量的同時首先關(guān)注的是奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能以及耐磨性能，對于各種元素對奧氏體不銹鋼的冷熱加工性能的研究報道并不多見。眾所周知，除了耐腐蝕耐磨性能之外，冷熱加工性能也是影響奧氏體不銹鋼應(yīng)用的重要因素，因此，要就各種元素對于奧氏體不銹鋼冷熱加工性能的影響，獲得具有較好耐蝕耐磨性能，同時又具有較高熱加工性能的奧氏體不銹鋼仍是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：10-13.2％，Ni：1.0％以下，Cu：2.3-3.2％，Mn：5.0-7.2％，F(xiàn)：1.0-1.5％，N：0.1-0.2％，C：0.05-0.1％，Si：0.3-0.6％，余量為Fe及其他不可避免的元素。
優(yōu)選的，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：11-12.2％，Ni：1.0％以下，Cu：2.7-3.2％，Mn：5.0-6.2％，F(xiàn)：1.0-1.2％，N：0.1-0.12％，C：0.05-0.07％，Si：0.3-0.4％，余量為Fe及其他不可避免的元素。
優(yōu)選的，以重量百分比計，其成分組成還包括：P：100ppm以下，K：20-40ppm。
優(yōu)選的，以重量百分比計，其成分組成還包括：S：30-40ppm。
優(yōu)選的，該奧氏體不銹鋼的Md30值為84～120。
優(yōu)選的，該奧氏體不銹鋼的SFE值為-2～30。
優(yōu)選的，該奧氏體不銹鋼的埃里克森值在12mm以上。
C是固溶強化原理上對增加不銹鋼的強度有利的元素，而且也是奧氏體穩(wěn)定元素，但是C過量會導(dǎo)致對耐蝕性有利的Cr元素等在鐵素體-奧氏體相界面上形成碳化物，降低晶粒周圍的Cr元素等的含量，降低不銹鋼的耐蝕性。
N：在不銹鋼中，與Ni一樣，N也是對奧氏體相穩(wěn)定化貢獻(xiàn)較大的元素之一，而且N含量的增加還可以附帶著提高耐蝕性及強度，但是N含量過高，會降低不銹鋼的熱加工性從而導(dǎo)致實收率的降低，N含量過低則需要相應(yīng)降低Cr以確保相平衡，而且在穩(wěn)定相平衡以及保證焊接部強度方面也有不利的影響。
Mn能夠顯著提高氮在不銹鋼中的溶解度，而且也是奧氏體組織的穩(wěn)定性元素，因此，Mn含量的下限一般為8.0％，為了防止出現(xiàn)熱塑性退化，其上限一般為11.2％，優(yōu)選的，Mn的含量范圍為8.9-9.2％。
Cr是確保不銹鋼的耐蝕性所必需的元素，增加Cr含量能夠提高不銹鋼耐蝕性，但是Cr含量過多會導(dǎo)致在不銹鋼中形成過多的鐵素體，無法保證不銹鋼具有足夠的拉伸延伸率，因此，Cr含量一般在13-16.2％的范圍內(nèi)較為合適，優(yōu)選為14.6-15.2％。
Cu具有鎳奧氏體化作用的40％左右，而且能夠提高不銹鋼的冷加工性能，但是，Cu含量過高會導(dǎo)致不銹鋼的鍛造性能明顯下降，因此，Cu含量一般在1.0-2.2％的范圍內(nèi)較為合適，優(yōu)選為1.5-1.8％。
Ni與Mn、N一樣都屬于奧氏體相穩(wěn)定化元素，但是Ni元素在我國的儲量較低，價格比較昂貴，為了節(jié)約成本降低價格，一般以其它形成奧氏體相元素中的Mn和N來替代貴的Ni，但是Ni含量過低，就需要較高的Mn和N元素含量，這樣反而會降低不銹鋼的耐蝕性和熱加工性。
P：偏析在晶界或相境界之中的P元素會導(dǎo)致不銹鋼耐蝕性和耐韌性的降低，因此，應(yīng)盡量降低不銹鋼中的P含量，同時考慮到精煉的效率性。
K作為不可避免的雜質(zhì)，容易偏析在晶粒之間，在熱軋時容易引發(fā)加工裂紋，現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為應(yīng)盡量降低不銹鋼中的K含量，本發(fā)明添加K可以一定程度上提高不銹鋼的耐蝕性和熱加工性。
F含量過高易形成鐵素體，過低易形成橄欖石型低熔點氧化物從而引起鋼帶表面光潔度差。
Md30是指加工量在30％時生成加工誘發(fā)馬氏體50％的溫度，Md30的值越低，在冷加工變形過程中誘變馬氏體越不容易產(chǎn)生，冷作硬化程度小，越有利于拉伸成形；一般認(rèn)為Ni含量對誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點的影響是很明顯的，Ni含量高，馬氏體轉(zhuǎn)變點降低，材料在冷變形過程中硬化程度小。但是本發(fā)明提供的奧氏體不銹鋼具有極低的鎳含量，其Md30值仍能夠控制在74～125的范圍之內(nèi)，不僅能夠保證奧氏體不銹鋼具有良好的加工性能，同時還可以改善其強度。
SFE(stacking fault energy，堆垛層錯能)值越低，位錯越容易分解成部分位錯，大間隔部分位錯形成堆垛層錯，此時位錯交叉滑移困難，位錯堆積、加工硬化顯著。
為了提高奧氏體不銹鋼的加工性能，本發(fā)明通過對P、K、F等成分的控制，能夠使奧氏體不銹鋼的SFE值保持在-2～35范圍內(nèi)，這樣適當(dāng)提高SFE值，能夠大大改善奧氏體不銹鋼的加工性能。并且，本發(fā)明提供的奧氏體不銹鋼的埃里克森值可以達(dá)到12mm以上。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果：
1.本發(fā)明通過對P、K、F等成分的控制，能夠使奧氏體不銹鋼的SFE值保持在-2～35范圍內(nèi)，這樣適當(dāng)提高SFE值，能夠大大改善奧氏體不銹鋼的加工性能。并且，本發(fā)明提供的奧氏體不銹鋼的埃里克森值可以達(dá)到12mm以上.
2.本發(fā)明通過以低價的銅及氟和氮來代替部分的高價鎳元素，能夠大大降低成本，同時保證奧氏體不銹鋼具有較好的耐蝕性以及冷熱加工性能；還可以通過加入一定量的P和K，進(jìn)一步改善不銹鋼的冷熱加工性，避免熱軋過程中邊裂和M型缺陷的出現(xiàn)。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性以及冷熱加工性能，尤其是熱加工性能，能夠替代304鋼和301L等不銹鋼。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的前述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更加明顯，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
實施例一
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：10-13.2％，Ni：1.0％以下，Cu：2.3-3.2％，Mn：5.0-7.2％，F(xiàn)：1.0-1.5％，N：0.1-0.2％，C：0.05-0.1％，Si：0.3-0.6％，余量為Fe及其他不可避免的元素。P：100ppm以下，K：20-40ppm。S：30-40ppm。
Cr：11-12.2％，Ni：1.0％以下，Cu：2.7-3.2％，Mn：5.0-6.2％，F(xiàn)：1.0-1.2％，N：0.1-0.12％，C：0.05-0.07％，Si：0.3-0.4％，余量為Fe及其他不可避免的元素。P：100ppm以下，K：20-40ppm。S：30-40ppm。
實施例二
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：10％，Ni：1.0％以下，Cu：2.3％，Mn：5.0％，F(xiàn)：1.0％，N：0.1％，C：0.05％，Si：0.3％，P：100ppm以下，K：20ppm，S：30ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
實施例二
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：13.2％，Ni：1.0％以下，Cu：3.2％，Mn：7.2％，F(xiàn)：1.5％，N：0.2％，C：0.1％，Si：0.6％，P：100ppm以下，K：40ppm。S：40ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
實施例三
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：11％，Ni：1.0％以下，Cu：2.7％，Mn：5.0％，F(xiàn)：1.0％，N：0.1％，C：0.057％，Si：0.3％，P：100ppm以下，K：20ppm。S：30ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
實施例四
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：12.2％，Ni：1.0％以下，Cu：3.2％，Mn：6.2％，F(xiàn)：1.2％，N：0.12％，C：0.07％，Si：0.4％，P：100ppm以下，K：40ppm。S：40ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
實施例五
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：11.2％，Ni：1.0％以下，Cu：3.2％，Mn：5.0％，F(xiàn)：1.2％，N：0.1％，C：0.07％，Si：0.3％，P：100ppm以下，K：20ppm。S：30ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
實施例六
一種低鎳含量的奧氏體不銹鋼，以重量百分比計，其成分組成包括：
Cr：12.2％，Ni：1.0％以下，Cu：2.7％，Mn：6.2％，F(xiàn)：1.0％，N：0.12％，C：0.05％，Si：0.4％，P：100ppm以下，K：20ppm，S：40ppm，余量為Fe及其他不可避免的元素。
表一：實施例與對比例性能對比