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超纯铁素体不锈钢品种和精炼技术研究
日期:2010-11-2 19:28:15    阅读:

    超纯铁素体不锈钢品种和精炼技术研究

    铁素体不锈钢系指含11%~30%Cr、在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe Cr或Fe Cr Mo合金。它具有比奥氏体不锈钢好得多的耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能,还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温氧化性能。普通铁素体不锈钢的缺点是对晶间腐蚀敏感,塑性和韧性较低,延-脆性转变温度在室温以上。又由于焊接热影响区的晶粒粗化、475℃脆性、高温脆性以及δ相形成所引起的焊缝韧性不足,焊接裂纹倾向较大。20世纪60年代的研究表明,铁素体不锈钢的上述缺陷是由间隙元素C、N造成的。通过降低钢液中C、N的含量,可使上述缺陷得到改善。

    受冶炼和加工技术的制约,铁素体不锈钢的生产和消费比例一直较低。2003年全球不锈钢粗钢产量2280万t,400系列不锈钢约占21%,中国2003年不锈钢产量约177 8万t,400系列约为10%。近几年铁素体不锈钢的开发与应用受到国内外的广泛重视,其主要原因是:(1)Ni资源严重短缺,Ni价格波动幅度较大,导致300系列不锈钢的生产成本大幅上升,而且原材料供应没有保证;(2)随着生产设备和技术进步,可以生产出性能优异的铁素体不锈钢,替代300系列的一些品种;(3)含Ni不锈钢对人体有一定危害,如对皮肤有过敏反应等。

    超纯铁素体不锈钢主要应用在汽车制造、厨房设施、家用电器、建筑装饰、化工设备和五金制品等方面。
   
    超纯铁素体不锈钢品种

    铁素体不锈钢的耐点蚀性首先决定于钢液中的Cr和Mo,但是钢液中的稳定化元素如Ti和Nb,杂质元素如S对点蚀也有显著的影响。

    因C、N含量的增加,铁素体不锈钢的冲击韧性下降,脆性转变温度上移,钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应显著恶化。当把C、N总量降到150×10-6以下,即为超纯铁素体不锈钢时,钢的各种性能会有明显改善。超纯铁素体不锈钢中的Cr含量一般≤30%。Cu在铁素体不锈钢中的作用也越来越受到重视,它提高钢的耐蚀性和冷加工性能。

    20世纪70年代,汽车排气系统用材为铸铁和碳钢等。1980年前后逐渐转向不锈钢,并以铁素体不锈钢409系列为主。随着发动机性能的提高和尾气排放标准日趋严格,409系列难以满足高温强度和抗氧化性的要求,特别是离发动机较近的歧管材料。因此开发了430系列,如SUS430JIL和430LX,并在此基础上添加Mo、Cu和Nb、Ti等元素,以进一步提高其高温性能,如SUS436L、SUS436JIL和SUS444等。为了兼顾材料良好的高温性能、加工性能和降低成本,以日本的不锈钢生产企业为代表,研制开发了13%~15%Cr排气歧管用铁素体不锈钢系列。如低碳高铌无钼的R429EX钢,使之具有高的加工性(接近409系列),并有较好的高温强度(相当于403JIL)。通过减少Si含量并添加1 6%Mo,研制成功了高加工性、高耐热性(高温氧化性)兼优的钢种RMH 1(15Cr 0 3Si 0 5Nb 1 6Mo)。

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