拉薩不銹鋼的發展和現狀
我國用電弧爐大量生產不銹鋼系在1949年以后,早期先生產Cr13型馬氏體不銹鋼,掌握生產技術后,大量生產拉薩18-8型Cr-Ni奧氏體鋼,例如1Cr18Ni9Ti,則始于1952年。隨后,為適應國內化學工業發展的需要,又開始生產含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。為了節約貴重元素鎳,自1959年起開始仿制以MnN代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N1958年向AISI 204鋼中加入Mo2%-3%,研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo)用于全循環法尿素生產裝置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初,開始工業試制拉薩1Cr17Ti,1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等無鎳鐵素體不銹鋼,并開始研究耐發煙硝酸腐蝕的高硅不銹鋼1Cr17Ni14Si4ALTi(相當于蘇聯牌號ЭИ654),此鋼種實際上是一種α+γ雙相不銹鋼。60年代開始,由于國內化工、航天、航空、原子能等工業發展的需要以及采用電爐氧氣煉鋼技術,一大批新鋼種,如17-4PH,17-7PH,PH15-7Mo等沉淀硬化不銹鋼,含C≤0.03%的超低碳不銹鋼00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及無Ni的Cr-Mn-N不銹鋼1Cr18Mn14Mo2N(A4)相繼研制成功并投入了生產。70年代起,為解決化工、原子能工業中所出現的18-8型Cr-Ni鋼的氯化物應力腐蝕問題,一些α+γCr-Ni雙相不銹鋼相繼研制完成并正式生產和應用,主要鋼號有1Cr21Ni5Ti,00Cr26Ni6Ti,00Cr26Ni7Mo2Ti,00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是為了解決瑞典牌號3RE60焊后易出現單相鐵素體組織,導致耐蝕性和韌性下降而發展的含N、Nb的α+γ雙相不銹鋼。到80年代,為解決氯化物的點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕破壞又研制和仿制了含N的第二代α+γ雙相不銹鋼,如00Cr22Ni5Mo2N00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等,不僅使我國的雙相不銹鋼形成了系列,而且還深入研究了它們的組織和性能以及N在雙相不銹鋼中的作用機制。
拉薩高純Cr30Mo2鋼在各種介質中的拉薩不銹鋼板耐腐蝕性能見表3-53和表3-54。由此可以看出,該鋼在許多介質中優于含鉬的Cr-Ni拉薩不銹鋼00Cr18Ni13Mo2和雙相鋼0Cr25Ni5Mo2。在含NaCl,NaClO3的NaOH中,耐蝕性還優于純鎳。為此,高純Cr30Mo2鋼在隔膜法固堿降膜工藝上獲得了應用。需要指出,在280℃,濃度為60%的NaOH中,只有當NaClO3濃度超過100ppm時,Cr30Mo2鋼的腐蝕率才能從30-36mm/a降低到1-1.5mm/a的水平。高純Cr30Mo2鋼的耐H2SO4腐蝕性能見圖3-96。
Cr30Mo2鋼在氯化物溶液中,耐應力腐蝕和孔蝕以及縫隙腐蝕的性能好。例如,在42%沸騰MgCl2中,即使承受高應力也不產生破裂(圖3-97)。在5%+FeCl3+0.05mol/1 HCl水溶液中,高純Cr30Mo2耐孔蝕,縫隙腐蝕的性能優于含2% Mo的Cr-Ni奧氏體和雙相不銹鋼.
當拉薩00Cr18Mo2(Ti),高純Cr18Mo2(Ti)鋼中含Ni+Cu量≤0.5%時,退火態一般不產生氯化物應力腐蝕破裂。表3-34和圖3-85為所得到的結果。
需要提出,鐵素體鉻不銹鋼的耐應力腐蝕也是有條件的。過量的鎳、銅、過高的碳、氮含量,遭受敏化處理(例如焊接),不適當冷加工以及過高的載荷(或殘余)應力等均可導致其應力腐蝕的出現。
冷、熱加工和熱處理工藝及焊接性能
試驗及實踐表明,拉薩00Cr18Mo2(Ti)以及高純Cr18Mo2(Ti)的冷、熱加工一般均不困難。這些鋼的高溫塑性 ,在1000-1200℃很易熱加工。但是,為了細化晶粒并獲得良好塑性,與前述鐵素體不銹鋼一樣,熱加工終止溫度應盡量低且變形量需足夠大。
根據冷彎、杯突試驗和深沖試驗結果,00Cr18Mo2(Ti)以及高純拉薩Cr18Mo2(Ti)薄板均具有優良的冷成型性。結果見表3-35和表3-36。鐵素體不銹鋼的冷加工硬化傾向雖較Cr-Ni奧氏體不銹鋼小,但由于其延伸率的 值較18-8鋼為低。因此,冷成型尚需選擇適合此特性的沖模具。
拉薩00Cr17Ti在800-860℃退火態(急冷)下,一般要求鋼的бb≥44/MPaδ5≥35% 。鋼的沖擊韌性一般雖不要求檢驗。但當采用標準或5mm厚V型缺口試樣進行沖擊試驗時,其沖擊值一般低于1×105J/m2。而當采用1-2mm薄板疊加成非標準試樣(V型缺口)進行同樣沖擊試驗時,則可獲得滿意的沖擊韌性。
耐腐蝕性能
00Cr17Ti的耐蝕性基本上與前述拉薩0Cr17Ti相同或稍優。例如,在非常稀的鹽酸中,拉薩00Cr17Ti的耐蝕臨界濃度為0.1%,而0Cr17Ti為0.05% 。由于00Cr17Ti的耐蝕性不會低于0Cr17Ti,故在考慮00Cr17Ti的耐蝕性時可參閱0Cr17Ti的耐蝕性數據。試驗指出,在很稀的(2%)沸騰甲酸中,00Cr17Ti的耐蝕性甚至優于1Cr18Ni9Ti[前者腐蝕速度為0.030g/(m2•h),而后者為0.533g/(m2•h)]。試驗還表明,由于00Cr17Ti鋼中碳、氮量較0Cr17Ti,1Cr17Ti為低,因而,其耐孔蝕和耐銹蝕的能力也較0Cr17Ti,1Cr17Ti有所提高。
冷、熱加工和熱處理工藝及焊接性能
此00Cr17Ti鋼的冷、熱加工性能和要求與0Cr17Ti鋼相同。熱處理工藝基本上也是退火后急冷(加熱溫度800-850℃)。由于碳、氮較低,故00Cr17Ti可焊接較好。00Cr17Ti的3mm板材采用與母材同成分的焊絲和18-8奧氏體不銹鋼焊絲進行鎢極氬弧焊,結果表明。焊縫彎曲180°均無裂紋;杯突試驗當深度達10mm后才會出現裂紋;焊縫沖擊值,采用與母材同成分焊絲焊接時僅10×5×105J/m2 ,而用18-8奧氏體鋼焊絲時,則可達10×105J/m2以上。此時焊縫呈α+γ雙相結構;只要00Cr17Ti鋼中含有足夠的Ti,焊后不會有晶間腐蝕傾向,同時,焊后晶界上也不會在鹽霧試驗中出現銹蝕。