70年代以來,我國不銹鋼材料研究工作的其它重要進展有:研制了高強度和超高強度的馬氏體時效不銹鋼并投入工業(yè)試制與應用;采用真空感應爐、真空電子束爐和真空自耗爐冶煉并批量生產(chǎn)了C+N≤150-250ppm的高純鐵素體不銹鋼00Cr18Mo2、00Cr26Mo1和00Cr30Mo2;含Mo量≥4.5%的高Mo和高Mo含N的Cr-Ni奧氏體不銹鋼,例如研制成功00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr18Ni18Mo5(N)、00Cr25Ni25Mo5N等并在化工、石化和海洋開發(fā)中獲得了應用;在解決濃硝酸腐蝕和固溶態(tài)晶間腐蝕方面,研制了00Cr25Ni20Nb和幾種超低碳高硅不銹鋼,80年代以來,超低碳并對鋼中磷含量和α相量嚴加控制的尿素級不銹鋼00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N兩種牌號研制完成,它們的板、管、棒材、鍛件以及焊接材料均在大中型尿素工業(yè)中得到了應用,取得了滿意的結果;由于一些特殊鋼廠陸續(xù)建成冶煉不銹鋼的爐外精煉設備,例如AOD(氬氧精煉爐)、VOD(真空氧精煉爐)等并已投產(chǎn),我國不銹鋼的冶煉技術上了一個新臺階。它不僅使低碳、超低碳不銹鋼的生產(chǎn)變得輕而易舉,而且使不銹鋼的內(nèi)在質(zhì)量提高,成本降低。由于含Ti的18-8型Cr-Ni奧氏體鋼存在一系列缺點,美、日等工業(yè)先進 早在60年代便已經(jīng)實現(xiàn)了由含Ti不銹鋼到普遍采用低碳、超低碳不銹鋼的過渡,而我國是在1985—1990年間才大力進行低碳、超低碳不銹鋼的開發(fā)、生產(chǎn)與應用,取得了一些可喜的進展,例如1988年底我國低碳、超低碳18-8型不銹鋼產(chǎn)量已占我國不銹鋼產(chǎn)量的10%左右。但與不銹鋼生產(chǎn)、應用的先進 相比(例如日、美等國含Ti的18-8型Cr-Ni鋼僅占不銹鋼產(chǎn)量的1.5%左右),還存在著很大的差距。80年代,我國還開展了控氮(N 0.05%—0.10%)和氮合金化(N>0.10%)Cr-Ni奧氏體不銹鋼的研制工作。試驗表明,氮在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價且非常有益的合金元素。對氮的強化作用,降低鋼的晶間腐蝕敏感性,改善鋼的耐蝕性,特別是改善鋼的耐點蝕等方面的機制,正在進行深入的研究工作。幾種控氮和氮合金化的Cr-Ni奧氏體不銹鋼已結合工程需要投入了批量生產(chǎn)和應用。

僅含鉻的Cr17型鐵素體不銹鋼,如1Cr171Cr17Ti,0Cr17Ti00Cr17Ti當在含有Cl-的水介質(zhì)中使用時,常常由于耐腐蝕和孔蝕性能不好而受到限制。含鉬的Cr18Mo2型不銹鋼不僅可彌補無鉬Cr17型鋼的此種不足,而且其耐醋酸等有機酸腐蝕的性能也會顯著提高。因此,Cr18Mo2 型鋼即可用于耐弱介質(zhì)孔蝕的換熱設備,也可用于耐醋酸等用途中。由于碳、氮含量較前述1Cr17Mo2Ti為低,因此,00Cr18Mo2和高純Cr18Mo2具有遠較1Cr17Mo2Ti為佳的塑、韌性和可焊性。 含C+N≤150ppm的高純Cr26Mo1 鐵素體不銹鋼是高純鐵素體不銹鋼中發(fā)展早的一種。它的性能特點是脆性轉(zhuǎn)變溫度低;耐氯化物和含氧化劑(NaClO3)和NaOH的應力腐蝕性能好,主要用作耐酸、堿設備以及各種水冷換熱設備和隔膜法固堿降膜蒸發(fā)器等。

鐵素體不銹鋼中的相 鐵素體不銹鋼中的相主要有碳化物、氮化物,金屬間相和馬氏體相等。 (1)碳化物和氮化物 研究表明,碳和氮在鐵素體中的溶解度非常低。例如,在含鉻26%的鐵素體不銹鋼中1093℃時,碳在鋼中的溶解度為0.04%,而在927℃僅為0.004%,溫度再低要降到0.004%以下;927℃以上時,氮在鋼中的溶解度為0.023%,而在593℃僅為0.006%,因此,鐵素體不銹鋼在高溫加熱和在隨后冷卻的過程中,即使急冷,也常常難以防止碳化物和氮化物的析出。 鐵素體不銹鋼中的碳化物主要是(Cr,F(xiàn)e)23C6和(Cr,F(xiàn)e)7C3 . 鐵素體不銹鋼中的氮化物主要是CrN+Cr2N。 (2)金屬間相 鐵素體不銹鋼中的金屬間相主要有αˊ相和б相 ① αˊ相:早期曾發(fā)現(xiàn),鉻含量>15%的鐵素體不銹鋼在400-500℃范圍內(nèi)長時間保溫會產(chǎn)生強烈的脆化,并使鋼的強度硬度顯著提高。這種現(xiàn)象一般稱之為475℃脆化。

現(xiàn)已研究確定,導致鐵素體不銹鋼475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一種富鉻相,含鉻量可高達61%-83%,含鐵量為37%-17.5% 。尺寸為10-20nm左右。此相具有體心立方結構且無磁性,晶格常數(shù)為0.2877nm,介于鐵與鉻的晶格常數(shù)之間。 б相:鐵素體不銹鋼在500-925℃溫度范圍內(nèi)加熱或停留時,同樣會使鋼產(chǎn)生嚴重脆化。研究表明,此種脆化的原因是由于б相的析出。從圖3-1的Fe-Cr二元相圖中可以看出,F(xiàn)e-Cr合金中有б相的存在,而且б相的鉻量范圍在42%-50%;α+б相區(qū)的鉻量≥20% ,其存在溫度為500-800℃。由于б相是一種無磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起鋼的韌性下降。由于б相富鉻,它們的析出又常常引起鉻變化而使鋼的耐蝕性下降。連續(xù)成網(wǎng)狀的б相較島狀者更為有害。

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