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奥氏体不锈钢的演变 早期的研究者已发现碳是造成不锈钢晶界腐蚀损坏的主要原因,限于当时的冶金设备水平,很难将碳控制到0.03%以下,最终想出了在钢中加入Ti和Nb ,使其优先与碳反应,生成TiC和NbC,将碳固定住的方法,防止碳在晶界析出生成Cr23C6,造成晶间腐蚀。由于Nb的成本很高,直到七十年代中期,含Ti稳定化钢1Cr18Ni9Ti仍在不锈钢中占主导地位。 1Cr18Ni9Ti钢水粘稠,连铸坯表面质量很难过关。采用模铸,钢锭表面质量不好,必须进行剥皮修磨,成材率很低。成品钢材含有TiN夹杂,纯净度低,表面抛光性能差,拉丝断头多。到了六十年代末期,不锈钢冶炼技术取得了突破性进展,广泛采用AOD和VOD法炼钢,降低不锈钢中的碳不再是个问题了,欧、美、日等工业发达国家先后开发了一系列低碳和超低碳钢,含Ti稳定化钢逐步被低碳和超低碳钢所取代。七十年代,美、日等国已将1Cr18Ni9Ti从标准中淘汰,尽管保留了0Cr19Ni11Ti(321)但其 产量仅占总量的0.7~1.5%,顺利地完成了从含钛稳定化钢向低碳和超低碳钢的过渡,奥氏体不锈钢的演变 我国不锈钢的生产与应用相对落后,尽管1984年颁布国家标准GB1220-84《不锈钢棒》时将1Cr18Ni9Ti列为不推荐使用钢号,但1Cr18Ni9Ti的主导地位并没有变化。直到1995年,随着我国国民经济的发展,特别是合资企业的介入,国内市场与国际市场逐步接轨,短短五年我国奥氏体不锈钢已完成从含钛稳定化钢向低碳和超低碳钢的过渡。目前钢丝行业除航空部门仍保留使用1Cr18Ni9Ti外,304(0Cr19Ni9)和316(0Cr17Ni12Mo)已成为钢丝的主导产品。 以氮代碳,发展含氮不锈钢 在奥氏体不锈钢中氮和碳有许多共同特性,如增加奥氏体稳定性,能有效提高钢的冷加工强度等。提高碳含量会降低不锈钢的耐蚀性能,加适量的氮能在提高钢的耐蚀性能和抗氧化性能的同时,不降低不锈钢的耐蚀性能,以氮代碳,开发含氮不锈钢已成为热门话题。 近年来,美国和日本标准(ASTM A580和JIS G4309)先后增加了304N(0Cr19Ni9N)、316N(0Cr17Ni12Mo2N)、XM-19(0Cr22Ni12Mn5Mo2N)、XM-31(1Cr18Mn15N)、XM-10(0Cr20Ni7Mn9N)、XM-11(00Cr20Ni7Mn9N)XM-28(1Cr18Ni2Mn12N)、XM-29(0Cr18Ni3Mn13N)和S28200(1Cr18Mn18MoCuN)共9个含氮牌号。 开发和推广200系列不锈钢 二战期间镍供应严重不足,德国人首先研制出以锰一氮代替部分镍的不锈钢。20世纪50年代美国人因为同样理由,经深入研究,将锰一氮代镍钢定型,开发了高锰系列奥氏体不锈钢,即200系列不锈钢。 我国镍资源匮乏,铬资源也不丰富,以锰—氮代镍,开发和推广200系列不锈钢不仅可以降低不锈钢成本,还有深刻的战略意义。印度在200系列不锈钢推广应用方面走在世界的前列,目前全世界200系列钢70%以上是印度生产的,值得我们借鉴。 200(Cr-MN-Ni)系列不锈钢常见牌号的化学成分如表3-1 。200(Cr-Mn-Ni)系列钢以锰—氮代镍,材料成本显著降低。但降低镍后,为保持奥氏体组织必须有足够高的锰、碳和氮来增加镍当量,因此造成200系列钢具有以下特性:①固溶处理后的抗拉强度偏高,一般为800~1100Mpa,而且无法将抗拉强度降下来。②冷加工硬化率急剧上升,冷加工强化系数K>15,加工难度大,过程成本增加。③钢丝具有优良的耐磨性能。④钢丝弯曲成形和冷顶锻性能较差。⑤传统的200系列钢,对晶间腐蚀很敏感,而且加稳定化元素也无法改变其敏感性。⑥部分钢(如205、2Cr15Mn15Ni2N)由于其稳定奥氏体元素含量相对比304高,抗磁性能优于304。鉴于上述特性,201、202和205等钢丝主要用于制作弹簧、筛网和精密轴等。 | |
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