元素含量對(duì)奧氏體不銹鋼性能的影響

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1、元素含量對(duì)奧氏體不銹鋼性能的影響奧氏體不銹鋼含有較多的Cr、Ni、Mn、N等元素。與鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼除了具有較高的耐腐蝕性外，還有許多優(yōu)點(diǎn)。它具有很高的塑性，容易加工變形成各種型材，如薄板、管材等；加熱時(shí)沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即沒(méi)有γ和α之間的相變，焊接性好；低溫韌性好，一般情況下沒(méi)有冷脆傾向；奧氏體不銹鋼不具有磁性。由于奧氏體不銹鋼的再結(jié)晶度比鐵素體不銹鋼的高，所以?shī)W氏體不銹鋼還可以用于550℃以上工作的熱強(qiáng)鋼。奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣的不銹鋼，約占不銹鋼總產(chǎn)量的2/3。由于奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的不銹鋼酸性、抗氧化性、高溫和低溫力學(xué)性能、生物相容性等，所以在石油、化工

2、、電力、交通、航天、航空、航海、能源以及輕工、紡織、醫(yī)學(xué)、食品等工業(yè)上廣泛應(yīng)用。1.高鉬（Mo＞4%）奧氏體不銹鋼高鉬奧氏體不銹鋼的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因?yàn)楹f量高，所以在耐還原性酸和耐局部腐蝕方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蝕環(huán)境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N鋼，由于氮的加入，奧氏體更加穩(wěn)定，由于鐵素體的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此鋼含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo與Cu的復(fù)合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl離子的水介質(zhì)中耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐

3、蝕的能力有顯著提高，圖1～圖4系在不同溫度H2SO4、H3PO4和含F(xiàn)-50%H3PO4中耐全面腐蝕和在氯化物水介質(zhì)中耐應(yīng)力腐蝕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu比18-12-2型不銹鋼的耐蝕范圍有所擴(kuò)大。圖100Cr20Ni25Mo4.5Cu在H2SO4中的腐蝕圖200Cr20Ni25Mo4.5Cu在H3PO4中的腐蝕(≤0.1mm/a)圖300Cr20Ni25Mo4.5Cu在50℃含HF的50%P2O5溶液中的腐蝕圖400Cr20Ni25Mo4.5Cu鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能σ—外加應(yīng)力；σ0.2—鋼的屈服強(qiáng)度；CaCl2+CuCl2-40%CaCl2+lg/1CuCl2/

4、1100℃;MgCl2—35%MgCl2(154℃,充氣)當(dāng)Cr17Ni14Mo2和Cr17Ni13Mo3以及00Cr18Ni14Mo2等耐腐蝕性不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，此類(lèi)含Mo約4.5%的高鉬不銹鋼則是可供選擇的理想牌號(hào)。1.超級(jí)奧氏體不銹鋼當(dāng)Cr-Ni奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值(PREN=Cr%+3.3×Mo%+16×N%)≥40時(shí),便稱(chēng)為超級(jí)奧氏體不銹鋼。超級(jí)奧氏體中的Cr、Mo、N含量都比普通奧氏體不銹鋼高出很多。表1列出了幾種超級(jí)奧氏體不銹鋼的商品牌號(hào)、化學(xué)成分標(biāo)號(hào)和它們的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（PREN）值。超級(jí)奧氏體不銹鋼主要是為了解決在苛刻腐蝕條件下原有的Cr-Ni奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)蝕、耐縫

5、隙腐蝕等性能的不足而發(fā)展起來(lái)的。氮在奧氏體不銹鋼中的大量應(yīng)用為此類(lèi)鋼的發(fā)展創(chuàng)造了條件。超級(jí)奧氏體不銹鋼的出現(xiàn)還填補(bǔ)了過(guò)去Cr-Ni奧氏體不銹鋼與高鎳耐蝕合金之間沒(méi)有高耐點(diǎn)蝕和高耐縫隙腐蝕不銹鋼的空白。超級(jí)奧氏體不銹鋼性能的最大特點(diǎn)是在苛刻的腐蝕環(huán)境中，此類(lèi)鋼的耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能優(yōu)異，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原有的所有奧氏體不銹鋼，還可與一些知名的鎳基耐蝕合金相媲美。表1幾種超級(jí)奧氏體不銹鋼牌號(hào)和PRE值圖5和表2系超級(jí)奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能與各種Cr-Ni奧氏體不銹鋼性能的比較?？梢钥闯龀?jí)奧氏體不銹鋼254SMO（00Cr24Ni22Mo6.5CuN）和AL6XN(00Cr21Ni2

6、5Mo6.5N)性能最佳圖5在10%FeCl3溶液中，PRE值對(duì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的臨界溫度的影響表2各種Cr-Ni奧氏體不銹鋼焊前焊后產(chǎn)生縫隙腐蝕的溫度的比較表3列出了兩種超級(jí)奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能。由于鋼中高M(jìn)o、高N量的強(qiáng)化作用，超級(jí)奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度約比普通Cr-Ni奧氏體不銹高50%，雖然塑、韌性稍有降低，但并不影響超級(jí)奧氏體不銹鋼的工程應(yīng)用。表3兩種超級(jí)奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能由于超級(jí)奧氏體不銹鋼中Cr、Mo、N量高，在冶金廠生產(chǎn)和用戶(hù)使用此類(lèi)鋼時(shí)的難點(diǎn)是：冶煉時(shí)高氮量的控制；鋼的熱塑性差，熱加工工藝的掌握；在熱加工、熱處理和焊接過(guò)程中，χ（σ）相等脆性相易析出的防止等等。3.

7、高硅奧氏體不銹鋼高溫、高濃度（超過(guò)共沸濃度特別是高于85%）的硝酸具有非常強(qiáng)的氧化性；高溫、高濃度（≥90%）硫酸與中、稀濃度的硫酸的強(qiáng)還原性不同，前者具有非常強(qiáng)的氧化性，為了解決這些強(qiáng)氧化性酸的腐蝕，僅含鉻是不夠的，因而促進(jìn)了高硅（≥4%）奧氏體不銹鋼的發(fā)展。00Cr18Ni15Si4（Nb）在硝酸濃度高于沸騰濃度（≥68.4%）時(shí)，此鋼具有良好的耐腐蝕性。在高濃度硝酸中，其腐蝕率≤0.25mm/a。由于焊