一種不鏽鋼材料及其製造方法

《一種不鏽鋼材料及其製造方法》是鋼鐵研究總院、飛亞達（集團）股份有限公司於2012年4月23日申請的發明專利，該專利申請號為2012101209636，公布號為CN103374685A，專利公布日為2013年10月30日，發明人是李北、邢長軍、鮑賢勇、孫紹華、翁建寅、姚春發、唐海元、陳海濤、曹呈祥、吳林、寧小智、屈華鵬。

《一種不鏽鋼材料及其製造方法》公開了一種不鏽鋼材料及其製造方法，不鏽鋼材料是以氮取代鎳的鉻-錳-氮奧氏體不鏽鋼。製造方法包括：冶煉方法、坯件衝壓方法、機械加工方法。冶煉方法主要是以固體含氮物料和氣態氮兩種合金化增氮方法來冶煉高氮鋼。坯件衝壓方法主要是循環進行沖坯、熱處理、固溶處理，控制保溫溫度與保溫時間，模具選用主要參考硬度值和衝擊韌性值。機械加工主要是控制銑削和車削的合適的加工參數。其有益效果是：該不鏽鋼材料是一新型奧氏體不鏽鋼；冶煉方法適於批量冶煉含氮量0.4-0.75質量百分比的高氮鋼；坯件衝壓方法抑制了高氮鋼加工過程的冷作硬化現象，利於坯件衝壓；機械加工方法克服了高氮鋼因硬度大故加工難度大的問題。

2017年12月，《一種不鏽鋼材料及其製造方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種不鏽鋼材料及其製造方法
• 申請日：2012年4月23日
• 申請號：2012101209636
• 公布日：2013年10月30日
• 公布號：CN103374685A
• 申請人：鋼鐵研究總院、飛亞達（集團）股份有限公司
• 發明人：李北、邢長軍、鮑賢勇、孫紹華、翁建寅、姚春發、唐海元、陳海濤、曹呈祥、吳林、寧小智、屈華鵬
• 地址：北京市海淀區學院南路76號
• 分類號：C21C5/52(2006.01)I、C21D8/00(2006.01)I、B21D22/02(2006.01)I、B23P15/00(2006.01)I、B23C3/00(2006.01)I
• 類別：發明專利
• 代理人：郭偉剛
• 代理機構：深圳市順天達專利商標代理有限公司

專利背景

1、使用高氮鋼的意義

不鏽鋼是不易生鏽的鋼，不鏽鋼的不銹性和耐蝕性是由於其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）而形成。由於不鏽鋼具有優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度範圍內的強韌性等系列特點，在重工業、輕工業、生活用品行業以及建築裝飾等行業中以其優異特性取得廣泛的套用，不僅是功能性材料，也是現代結構材料。不鏽鋼具有壽命周期長、成本低的優勢，可100％回收再利用，也是不會造成環境污染（無鉛、無聚氯乙烯、無環境荷爾蒙）的綠色環保材料。不鏽鋼自20世紀發明以來是當今唯一的產量和需求持續上升（世界年均增長率6％)的金屬材料，由於技術的更新與進步，成本的降低，不鏽鋼的產量不斷提升。

不鏽鋼材料大量套用於與人體接觸的產品，如手錶、首飾、醫療器械、人體器官植入等，這些領域所用不鏽鋼牌號主要為SUS304（0619鎳10）和SUS316L（02217鎳12鉬2），但是這兩類材料鎳含量均超過8％。近年來的研究表明，鎳在長期接觸人體時可能會有溶出而對人體造成危害，主要體現在鎳對皮膚的過敏反應以及鎳可能致癌的影響，即含鎳金屬材料用於製造接觸人體皮膚的物品，會誘發過敏反應，而在人體內使用含鎳金屬材料時，可能會誘發疾病。

含鎳金屬製品（包括鍍層）與人體皮膚長期直接接觸，有些人會在接觸部位造成不同程度的皮膚損害，輕微的有發紅、搔癢，嚴重的會紅腫、潰爛等，這種現象稱之為鎳過敏。在日常生活中，人們經常接觸含鎳金屬製品（如手錶、首飾等)，因此引起皮膚過敏的病例屢見不鮮。對鎳引起皮膚過敏機理的研究表明，金屬不會直接與人體皮膚發生不良反應，皮膚在長期與含鎳製品直接接觸中，吸收含鎳材料中釋放的鎳離子，與皮膚黏膜上皮蛋白結合，滯留於表皮，導致皮膚表面出現濕疹等病理變化，引起過敏。這個過程可以描述為含鎳材料在與人體皮膚長期接觸過程中，人體汗液的作用加速了材料的腐蝕過程。

鎳對人體產生的致敏反應和致癌影響，日益引起世界醫學界和材料界的重視。各國對日用和醫用金屬材料中的鎳含量限制越來越嚴格，標準規定中所允許的最高鎳含量也越來越低。自20世紀80年代開始就有標準規定，將鎳質量分數大於1％的合金劃入致癌物質和皮膚過敏物質範疇，並要求在產品質量證明書中附帶說明可能對人體產生有害後果的“安全證書”。1994年，通過的ISO6871-2-1994國際標準警告：鎳質量分數大於1％的口腔矯形合金，屬人體不能耐受的“危險等級”合金。1999年7月，歐盟發布了指導性法規CEDirective94/27/EEC，即俗稱鎳指令（TheNickelDirective），對日用品生產用材的規定更加苛刻，指出植入人體內的材料（植入材料、矯形假牙等)中，鎳質量分數不應超過0.05％，而用於製造長期接觸人體皮膚的首飾、手錶、戒指、手鐲等產品的合金，鎳含量則以每周滲入皮膚的量不應超過0.5微克/平方厘米為最高限量。中國之外的其他國家廠商特別是歐盟國家對鎳指令反應非常積極。2000年1月20日，鎳指令納入英國法律。2000年7月21日，德國禁止生產和進口與皮膚長期接觸的含鎳成分時款配飾。2002年，中國首飾行業制定並頒布了強制性技術標準GB11887-2002《首飾貴金屬的規定及命名方法》，其中明確規定：首飾與人體皮膚長期接觸部分的鎳釋放量每周必須小於0.5微克/平方厘米，並於2005年確立了首飾鎳釋放量的測定標準。2007年起，中國鐘錶行業正在制定強制性技術標準《直接接觸人體皮膚的手錶元件中有害物質限量的規定》，其中也規定了與人體皮膚長期接觸部分的鎳釋放量要求。截止到2012年與人體接觸產品的不鏽鋼雖然其耐腐蝕性能較好，但均存在著鎳釋放量超標的潛在風險。因此，為了避免在與人體接觸不鏽鋼產品的鎳釋放超標問題，研究低鎳乃至無鎳的奧氏體不鏽鋼及其加工技術勢在必行。