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鐵素體不銹鋼的研發(fā)動(dòng)向,應用領(lǐng)域

發(fā)布時(shí)間:2021/11/15 9:25:36

鐵素體不銹鋼系指含一定量的Cr、在使用狀態(tài)下組織結構以鐵素體為主的Fe-Cr或Fe-Cr-Mo合金。它在耐氯化物、苛性堿等應力腐蝕性能方面比奧氏體不銹鋼好得多,同時(shí)還具有很好的耐海水局部腐蝕(抗點(diǎn)蝕、抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開(kāi)裂)性能和抗高溫氧化性能。鐵素體不銹鋼不含Ni或僅含少量Ni,因此其生產(chǎn)成本比奧氏體不銹鋼低。

但是,普通鐵素體不銹鋼也存在一些嚴重缺點(diǎn),主要是對晶間腐蝕敏感,塑性和韌性較低,延-脆性轉變溫度在室溫以上。又由于焊接熱影響區的晶粒粗化、475℃脆性、高溫脆性以及δ相形成所引起的焊縫韌性不足,導致焊接開(kāi)裂傾向較大。此外,鐵素體不銹鋼在成型過(guò)程中應變量較大時(shí)易產(chǎn)生表面皺折。因此長(cháng)期以來(lái),鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)和應用一直遠低于奧氏體不銹鋼。

近年來(lái),鐵素體不銹鋼的開(kāi)發(fā)重新受到國內外的廣泛重視,其主要原因是:(1)Ni資源嚴重短缺,Ni價(jià)格波動(dòng)幅度較大,導致奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)成本大幅上升,而且原材料供應沒(méi)有保證;(2)隨著(zhù)生產(chǎn)設備和技術(shù)進(jìn)步,鐵素體不銹鋼的性能得到不斷提升,已經(jīng)出現一些可以替代奧氏體不銹鋼的品種;(3)含Ni不銹鋼對人體有一定危害,如會(huì )使人體皮膚發(fā)生過(guò)敏反應等。進(jìn)入21世紀以來(lái),隨著(zhù)可持續發(fā)展戰略的提出,使新材料的開(kāi)發(fā)必須以環(huán)境友好作為先決條件。而鐵素體不銹鋼因其不含使人體產(chǎn)生過(guò)敏的金屬元素鎳而成為較為理想的節約資源型環(huán)保材料。

鐵素體不銹鋼主要朝著(zhù)以下幾個(gè)方面發(fā)展:

提高Cr,Mo含量,以改善耐局部腐蝕性能。

超純化。使(C+N)總量<150×10-6,還要求S<0.01%,按超純化水平來(lái)劃分,鐵素體不銹鋼可分為4類(lèi):普通型:(C+N)>300×10-6;低碳型:(C+N)<300×10-6;高純型:(C+N)<200×10-6;超純型:(C+N)<100×10-6。

用Ti、Nb穩定化。Ti、Nb能與殘余碳、氮結合成碳、氮化物,起到細化晶粒的作用;同時(shí),能抑制鋼中形成鉻的碳、氮化物,提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。

最近幾年鐵素體不銹鋼呈現出兩個(gè)研發(fā)熱點(diǎn):

一.抗菌鐵素體不銹鋼。日本Nisshia公司在含碳量很低的鐵素體不銹鋼中添加1.5%的Cu和0.6%的Nb,所得鋼材對大腸桿菌及葡萄狀球菌有殺菌作用。我國中科院金屬研究所在鐵素體不銹鋼中加入銅,經(jīng)抗菌熱處理后,也得到了具有抗菌性能的不銹鋼。不過(guò),這種抗菌鐵素體不銹鋼要實(shí)現工業(yè)化應用還有很長(cháng)的路要走。

二.含鈮鐵素體不銹鋼。鈮不僅可以提高超純鐵素體不銹鋼的抗點(diǎn)蝕電位,還可以改善其表面質(zhì)量,提高成型性、可焊性、高溫強度(抗蠕變性)、耐熱疲勞性、抗氧化性以及耐蝕性能。


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