專利名稱：：一種雙相不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙相不銹鋼，特別是一種具有防偽及抗菌性能的造幣用雙相不銹鋼。
背景技術(shù)：
：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，金屬硬幣作為紙幣的補(bǔ)充以代替低面值紙幣，即輔幣硬幣化，是一種國(guó)際趨勢(shì)。低面值紙幣高頻流通，至少存在以下幾方面的缺點(diǎn)①易損易爛，流通壽命短；②易臟，可能攜帶細(xì)菌、病毒；(D點(diǎn)鈔成本巨大(如公交公司零鈔業(yè)務(wù))；④阻礙自動(dòng)收幣業(yè)務(wù)的發(fā)展(如無(wú)人售票車、自動(dòng)售貨機(jī)、投幣電話、娛樂(lè)設(shè)施等)。硬幣克服了以上紙幣的缺點(diǎn)，理應(yīng)受到發(fā)達(dá)文明社會(huì)的歡迎與推廣。隨著人們的生活水平和審美觀念的提高，對(duì)造幣鋼的性能提出了更高的要求，造幣用不銹鋼應(yīng)運(yùn)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(lái)越被各國(guó)人們所認(rèn)同和喜愛(ài)。在許多國(guó)家和地區(qū)早已采用不銹鋼作為制造硬幣的材質(zhì)，經(jīng)常使用的不銹鋼中有430鐵素體不銹鋼和304奧氏體不銹鋼。不銹鋼的種類很多，大都表面光澤、顏色白亮，很難相互區(qū)別，但在其它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(cè)、識(shí)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。這樣就可與其它種類的不銹鋼區(qū)分，防偽造性強(qiáng)，在自動(dòng)收幣機(jī)上安全性也強(qiáng)。總之，目前的造幣用不銹鋼，其防偽能力不強(qiáng)。因此開(kāi)發(fā)新型的防偽性強(qiáng)、并具有抗菌性能的造幣用雙相不銹鋼已成為一種趨勢(shì)，必將得到人們和市場(chǎng)的廣泛認(rèn)同和喜愛(ài)。通過(guò)檢索雙相不銹鋼的相關(guān)文獻(xiàn)，未檢索到涉及錢幣用雙相不銹鋼技術(shù)?，F(xiàn)有雙相不銹鋼大都是通過(guò)合金元素的種類及含量的變化來(lái)形成不同的鋼種，很少明確指出控制Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比，即使有也大都是將O當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比控制在小于3.0，如公開(kāi)號(hào)CN1155908，其發(fā)明的雙相不銹鋼指出要控制Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比在2.23.0之間。有些技術(shù)中提到控制鐵素體的含量，但大都將鐵素體含量控制在4065%之間，如公開(kāi)號(hào)CN1571862。這樣，就可以通過(guò)鐵素體的含量總結(jié)出現(xiàn)有技術(shù)的雙相不銹鋼的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，其范圍在0.40.7T之間。而鐵素體不銹鋼和碳鋼的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般都大于l.2T，奧氏體不銹鋼磁性較弱，一般在0.4T以下。此外，用于造幣材料要求硬度低、塑性好，一般應(yīng)滿足HV硬度《220;延伸率>20%，而現(xiàn)有的雙相不銹鋼合金的成分高，尤其是C、N較高，合金強(qiáng)度也高，一般HV硬度〉220。而且造幣用不銹鋼均不具有抗菌性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種雙相不銹鋼，它在滿足造幣性能的基礎(chǔ)上且具有防偽和抗菌性能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是一種雙相不銹鋼，其組分重量百分比(wt%)為C+N《0.12%;Si《l.0%;Mn《6.0%;P《0.04%;S《0.01%;Ni3.07.0%;Cr20.028.0%;Mo02.0%;W02.0%;Ag—Cu二元中間合金0,101.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比(Creq/Nieq)為3.03.8，并且Creq和Nieq按下式確定Creq=%Cr+%Mo+l.5X%Si+0.73X%W;Nieq=%Ni+30X(%C+%N)+0.5X%Mn+0.3XD%Cu。所述不銹鋼的形式是板材。所述板材在950115(TC退火后鐵素體體積百分含量為6585%。所述板材室溫飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.71.0T。本發(fā)明組分的說(shuō)明碳、氮是強(qiáng)奧氏體形成元素，但不易過(guò)多，較多時(shí)會(huì)使鋼的強(qiáng)度過(guò)高，加大硬幣沖壓模具的磨損量，增加造幣成本，C+N《0.12%。硅主要考慮到造幣鋼需要較低的硬度，硅超過(guò)1.0%時(shí)會(huì)使鋼的硬度增加較大。錳考慮到錳起到穩(wěn)定奧氏體和改善鋼的熱塑性的作用，還可節(jié)約高價(jià)鎳，以降低成本，應(yīng)多添加，但超過(guò)6.0%時(shí)會(huì)促進(jìn)o等有害相形成，還會(huì)降低耐蝕性，控制在6.0%以下。磷、硫出于雙相不銹鋼的熱塑性較差的原因，這磷、硫元素要低些，控制P《0.04X、S《0.01%。鉻改善鋼耐蝕性的重要元素，大于20%，一方面是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(wěn)定性。但超過(guò)28%時(shí)會(huì)使金屬間化合物析出速度加快，控制在2028。X。鎳作為強(qiáng)烈地形成和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，要根據(jù)其它元素的多少及成形工藝和熱處理工藝來(lái)確定添加量，達(dá)到控制造幣鋼中奧氏體含量的目的。鎳小于3.0%時(shí)不易保證奧氏體的含量，但鎳的價(jià)格較高，控制在7.0%以下。鉬、鴇添加適量的鉬和鴇可改善合金耐蝕性，但不宜多加，當(dāng)鉬和鎢超過(guò)2.0%時(shí)會(huì)加大金屬間化合物的形成，還會(huì)增加強(qiáng)度及成本，控制在02.0%。Ag—Cu合金銀和銅都具有抗菌性，Ag—Cu合金小于O.1%時(shí)抗菌性不理想，隨著其含量的增加鋼的抗菌性逐漸提高。銅還可提高耐蝕性、耐磨性及冷加工成形性，還可節(jié)約鎳，但由于雙相不銹鋼熱塑性較差，銅超過(guò)1.0%時(shí)，會(huì)降低熱塑性，且銀較多時(shí)也會(huì)對(duì)熱塑性產(chǎn)生不良影響，因此Ag—Cu合金應(yīng)控制在1.0。/^以下。Ag—Cu合金中銀含量小于5.0%時(shí)，考慮到抗菌性需要，就要在不銹鋼冶煉時(shí)添加較多的Ag—Cu合金，這樣就加入了較多的銅，會(huì)使鋼的熱塑性下降。反之，Ag—Cu合金中銀含量大于50%時(shí)，Ag—Cu合金在雙相不銹鋼中的溶解度較低，又會(huì)影響鋼的抗菌性。本發(fā)明在滿足鐵素體體積百分含量6585%時(shí)，可得到該合金冷軋板退火態(tài)室溫飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.71.0T。這樣就可以區(qū)別于其它不銹鋼材料，具有明顯而有效的防偽性。此外，在滿足鐵素體體積百分含量小于85%時(shí)，還可以使其具有較好的冷加工塑性，保證在壓花后硬幣圖案的飽滿度。同時(shí)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。本發(fā)明選用真空感應(yīng)爐、電爐一A0D雙聯(lián)冶煉或電爐一A0D—V0D冶煉，模鑄或連鑄鋼坯，熱軋后于950115(TC固溶處理，酸洗除氧化皮、冷軋，950115(TC退火、酸洗、拋光表面。并且還包括以下工藝先將Ag和Cu兩種元素按比例經(jīng)過(guò)熔煉制成中間合金，再把其當(dāng)作一種配料加入到不銹鋼的原料中進(jìn)行冶煉。由于這種中間合金在不銹鋼中的溶解度較大，借助于冶煉時(shí)熔液攪動(dòng)，使抗菌元素均勻分布于鋼中，以使鋼具有了抗菌性能。本發(fā)明的有益效果熱加工性能優(yōu)良、力學(xué)性能適于造幣要求、抗腐蝕性能優(yōu)于現(xiàn)有造幣不銹鋼，且具有防偽和抗菌性能。圖1為對(duì)比例1冷軋板退火后金相照片圖2為對(duì)比例1冷軋板退火后磁化曲線圖3為本發(fā)明實(shí)施例3冷軋板退火后金相照片圖4為本發(fā)明實(shí)施例3冷軋板退火后磁化曲線圖l中深色為鐵素體相，淺色為奧氏體相，鐵素體體積百分含量約86%。圖3中深色為鐵素體相，淺色為奧氏體相，小白點(diǎn)為Ag—Cu合金，鐵素體體積百分含量約為65%。具體實(shí)施例方式實(shí)施例各實(shí)施例、對(duì)比例組分見(jiàn)表l。先將Ag和Cu兩種元素按比例經(jīng)過(guò)熔煉制成中間合金，再把其當(dāng)作一種配料加入到抗菌不銹鋼的原料中。再用真空感應(yīng)爐、電爐一A0D冶煉或電爐一A0D一VOD冶煉不銹鋼，澆鑄鋼坯，經(jīng)熱軋至4mm，約105(TC固溶+酸洗，冷軋至1.5mm，約1050。C退火，拋光。各實(shí)施例的Creq/Nieq值見(jiàn)表1。本發(fā)明的抗菌性能的評(píng)定方法是JISZ2801—2000《抗菌加工制品一抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。并釆用不含Ag的不銹鋼作為對(duì)照樣品進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。主要試驗(yàn)程序如下1)試驗(yàn)菌種(1)大腸桿菌(&c/e"'c力j'acoh'S頂B282)(2)金黃色葡萄球菌(5Y邵力j^ococc〃sawre〃sS頂B283)2)檢測(cè)方法(1)將試樣剪成50.0X50.0X1.5腿大小的尺寸，消毒滅菌(一式三份)。(2)在試樣上滴加若干毫升菌液，使菌落數(shù)維持在105。(3)將塑料薄膜覆蓋在試樣表面，然后放入無(wú)菌平皿內(nèi)，于36士rc恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24小時(shí)后，對(duì)活菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。(4)對(duì)照樣品，重復(fù)上述操作。3)抗菌率計(jì)算抗菌率二[(A-B)/A]X100%式中A—24小時(shí)對(duì)照樣品平均活菌數(shù)B_24小時(shí)抗菌樣品平均活菌數(shù)。對(duì)本發(fā)明1.5mm厚冷軋板進(jìn)行了抗菌性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2?？梢钥闯觯景l(fā)明的抗菌性能優(yōu)良，達(dá)到了抗菌材料的要求。冷軋板退火態(tài)鐵素體體積百分含量與飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度見(jiàn)表2。對(duì)本發(fā)明的力學(xué)性能是否適于造幣的評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。前面所述造幣用不銹鋼的力學(xué)性能應(yīng)滿足HV硬度《220;延伸率>20%，從表1和表2對(duì)比可以看出，本發(fā)明的磁性能和力學(xué)性能均符合要求。對(duì)比例1的Creq/Nieq大于3.8，使鐵素體含量超過(guò)85%,不適合造幣用鋼。對(duì)比例2的成分C+N〉0.12%，導(dǎo)致硬度過(guò)大。對(duì)比例3、4和5為市場(chǎng)上常見(jiàn)的雙相不銹鋼及相關(guān)專利的雙相不銹鋼，從2表中可以看出本發(fā)明的磁性能明顯區(qū)別于現(xiàn)有的雙相不銹鋼，且現(xiàn)有雙相不銹鋼的硬度過(guò)高。按照不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17897-1999)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行耐腐蝕性能測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。檢測(cè)結(jié)果顯示本發(fā)明均優(yōu)于430L不銹鋼(l角硬幣)，達(dá)到了造幣用不銹鋼耐蝕性的使用要求。本發(fā)明推廣的可行性及前景現(xiàn)有造幣鋼的材料防偽性能不強(qiáng)，影響硬幣發(fā)行，而高面值硬幣更需要較強(qiáng)的材料防偽性能，且還需抗菌性能。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，自動(dòng)收幣業(yè)務(wù)(如無(wú)人售票車、自動(dòng)售貨機(jī)、投幣電話、娛樂(lè)設(shè)施等)的發(fā)展不斷加快，對(duì)硬幣的防偽和抗菌性能要求越來(lái)越高。本發(fā)明的應(yīng)用前景廣闊，可推廣到金屬錢幣、紀(jì)念用幣領(lǐng)域。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種雙相不銹鋼，其特征在于該不銹鋼組分重量百分比為C+N≤0.12％；Si≤1.0％；Mn≤6.0％；P≤0.04％；S≤0.01％；Ni3.0～7.0％；Cr20.0～28.0％；Mo0～2.0％；W0～2.0％；Ag-Cu二元中間合金0.10～1.0％；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比(Creq/Nieq)為3.0～3.8，且Creq和Nieq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。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼，其特征在于所述Ag—Cu中間合金的重量百分比組成為Ag5.050%，其余為Cu。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼，其特征在于所述不銹鋼的形式是板材。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙相不銹鋼，其特征在于所述板材在950115(TC退火后鐵素體體積百分含量為6585%。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙相不銹鋼，其特征在于所述板材室溫飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.71.0T。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種雙相不銹鋼，特別適于造幣用鋼，其化學(xué)組分重量百分比(wt％)為C+N≤0.12％；Si≤1.0％；Mn≤6.0％；P≤0.04％；S≤0.01％；Ni3.0～7.0％；Cr20.0～28.0％；Mo0～2.0％；W0～2.0％；Ag-Cu二元中間合金0.10～1.0％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之比(Creq/Nieq)為3.0～3.8。本發(fā)明在冷軋退火態(tài)鐵素體體積百分含量為65～85％，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.7～1.0T。本發(fā)明熱成形性好、硬度低、塑性好，抗腐蝕性能優(yōu)于現(xiàn)有造幣不銹鋼，而且具有防偽和抗菌性能。文檔編號(hào)C21D1/26GK101294262SQ20081003491公開(kāi)日2008年10月29日申請(qǐng)日期2008年3月21日優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日發(fā)明者宋金華,健崔,勃張,磊楊,剛林,江來(lái)珠,沈繼程申請(qǐng)人:中國(guó)印鈔造幣總公司