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奥氏体铬锰系(200系)不锈钢

来源:至德钢业 日期:2018-07-04 21:27:39 人气:1719

 奥氏体不锈钢在许多领域广泛应用,但是,由于镍资源的短缺和价格的持续上涨,为了减少镍元素加入,降低生产成本,国内外学者进行了大量的研究,发展了多种低镍或无镍的奥氏体不锈钢。目前主要有三种类型:第一种是以锰全部代替镍的Cr-Mn系奥氏体不锈钢;第二种是以锰、氮共同作用代替镍的Cr-Mn-N系奥氏体不锈钢;第三种是在18-8钢的基础上以锰、氮代替部分镍的Cr-Mn-NiCr-Mn-Ni-N系奥氏体不锈钢。

  1Cr-Mn奥氏体不锈钢

  锰和镍一样,能与铁形成无限互溶固溶体。以锰代替镍可以获得奥氏体组织。锰比镍的固溶强化效应大,使钢的机械性能改善,但锰元素对不锈钢的钝化作用远弱于镍元素,锰稳定奥氏体的能力只为镍的1/2。当含碳量为0.1%时,由于碳元素为奥氏体形成元素,获得单相奥氏体的铬含量可增加到15%,但当铬元素的含量大于15%后,仅添加锰元素不能得到单相奥氏体组织,而且锰比镍更容易使不锈钢形成σ相,导致钢的脆性上升。

 Cr-Mn奥氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬元素的含量,为了获得单一的奥氏体,而铬量受到了限制,因此该种不锈钢未能广泛应用于耐强腐蚀的部件。

 2)铬锰氮不锈钢

 氮元素能够稳定奥氏体的作用,开发了Cr-Mn-N系奥氏体不锈钢。氮可以进一步稳定奥氏体,同时能扩大奥氏体中铬的极限含量;能够提高室温和高温强度而不降低室温韧性,对σ相的产生有抑制作用,对耐蚀性无明显的影响。但氮含量受溶解度的限制,一般氮含量在0.3%0.5%以下,含氮过高时,钢中容易因氮的集聚析出而形成气孔。对于Cr-Mn-N系奥氏体不锈钢,为获得单相奥氏体组织,各合金元素平衡含量及其相互关系可由下式估算,即

 ()46.20021.0135.0112.0031.0067.0045.000026.002.001.0035.02-+++++++=+++++TVNbTiSiWMoCrMnMnCuNiNC

  1.1 式中,合金元素符号为合金元素的质量分数%T为高温加热温度,单位为热力学温度K。式1.1表示:在高温下为获得单相奥氏体组织,避免σ相的形成,铁素体形成元素和奥氏体形成元素之间的平衡关系。该式为合金设计提供参考。同样,在Cr-Mn-N系中加入CuMo等元素可以改善不锈钢的耐蚀性。

 3Cr-Mn-Ni不锈钢

 使用锰、氮元素完全代替镍元素的Cr-Mn-N钢,不易得到单一的奥氏体组织,如果在钢中加入少量的镍元素时,当铬含量高于15%时仍能得到单一的奥氏体组织。故当前Cr-Mn-Ni-N系不锈钢发展较快,成熟的钢种也较多。例如12Cr18Mn9Ni5N不锈钢是目前国内外使用较广泛的钢种,它的耐蚀性、机械性能、焊接性能与18-8型奥氏体不锈钢相当,可以代替18-8型奥氏体不锈钢,用于酸及化肥工业设备制造。

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