| 词条 | 奥氏体不锈钢 |
| 释义 | § 历史 资料图 世界上最早的奥氏体不锈钢是1912年首先在德国发明的。1914年定名为V2A的第一个奥氏体不锈钢在制碱和合成氨生产中获得工业应用。其主要成分为20%铬、7%镍和作为基体的铁，但是碳含量较高，约为0.25%。其后随着生产工艺的改进，逐渐发展演变为人们所熟知的18-8不锈钢。 1925年以后，陆续在英、美、德等国广泛应用于硝酸、合成氨生产及制碱等化学工业中，成为与Cr17型铁素体不锈钢齐名的两大不锈钢种之一。而奥氏体不锈钢由于在生产和应用方面更有其突出的优越性，生产量和使用范围日益扩大，很快占据不锈钢的主导地位。其化学成分也不断发展和改进，牌号越来越多，逐步发展成为较为复杂的奥氏体不锈钢系列，现在，奥氏体不锈钢产量约占不锈钢总产量的70%。按产量和产品水平排于前列的主要生产国有日本、美国、德国、俄罗斯、瑞典及英国等。[1] § 钢号 奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC＜0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。[2] § 机械性能 这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。[2] § 分类 按照奥氏体化元素的不同，奥氏体不锈钢可分为铬镍系和铬锰系两类。 铬镍奥氏体不锈钢 这类钢为奥氏体不锈钢的主体。其基础牌号为18-8不锈钢，该钢种的铬、镍含量分别约为19%和10%，在氧化性介质中耐蚀性优良，在多种不太强的腐蚀性环境中也耐蚀。为了提高在各种不同使用条件下及较强腐蚀性环境中的耐蚀性能，钢的合金成分在两个方面进行发展和改进：一方面是提高铬、镍含量，铬可提高到25%以上，镍甚至可达近30%；另一方面是向钢中添加诸如钼、铜、硅、氮、钛和铌等其他合金元素。碳含量一般都比较低，目前常用牌号的碳含量多低于0.08%，并且有越来越多的牌号还达到超低碳(≤0.03%)甚至更低的水平(≤0.02%)。 铬镍奥氏体不锈钢发展出了很多种不同性能和用途的钢种。几种最常用的钢种及其代表牌号如下： (1)基础牌号(18-8不锈钢)：0Cr19Ni9，00Cr19Ni10。 (2)用钛、铌稳定化的牌号：1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni11Ti，0Cr18Ni11Nb。 (3)提高铬、镍含量的牌号：0Cr23Ni14(Nb)，0Cr25Ni20.00Cr25Ni20(Nb)，0Cr18Ni35Si。 (4)含钼牌号：0Cr17Ni12Mo02，00Cr17Ni14Mo2，00Cr17Ni14Mo3，0Cr18Ni12Mo2Ti，0Cr18Ni12Mo-3Ti，00Cr18Ni16Mo5，00Cr25Ni22Mo2N；00Cr20Ni一25Mo6(N)。 (5)用钼、铜复合合金化的牌号：00Cr18Ni14Mo-2Cu2，00Cr18Ni18Mo2Cu2，00Cr20Ni18Mo6CuN，00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr20Ni29Mo2Cu3Nb。 (6)深冲用含铜牌号：0Cr1SNi10Cu3； (7)高硅牌号：00Cr18Ni14Si4Nb，00Cr17Ni20Si-6MoCu。 (8)含氮牌号：0Cr19Ni9N，00Cr18Ni10N，0Cr-17Ni12Mo2N，00Cr17Ni13Mo2N，00Cr25Ni22Mo2N。 (9)含硫、硒等易切削牌号：Y1Cr18Ni9，YICr-18Ni9Se。 (10)冷作强化用亚稳奥氏体牌号：1Cr17Ni7。 铬锰奥氏体不锈钢 主要包括铬锰氮钢和铬锰镍氮钢两类。为了保证不锈性和耐蚀性，铬含量多在17%以上，最高可达22%。锰是维持钢的奥氏体基体的合金元素，其含量在5％～18％之间。在铬锰氮钢中，锰一般超过13%；而在铬锰镍氮钢中，由于保留了适量的镍(一般在3%～8%)，锰可降低到稍低的水平。镍是铬锰镍氮钢中的重要合金元素，它除与锰、氮等元素共同维持钢的奥氏体基体组织外，对于改善钢的热加工性和塑、韧性，以及提高钢对于非氧化性介质的耐蚀性，都有重要作用。氮是非常重要的奥氏体化元素，其奥氏体化能力约为镍的30倍，同时能显著提高钢的强度并改善耐蚀性，其含量一般都在0.2%以上，高时可达0.5%～0.6%。有时为了某种需要也有些牌号不含氮的，但必须保留较多的镍(约6%)，并常加入少量铜(2%)。与铬镍奥氏体不锈钢一样，铬锰奥氏体不锈钢碳含量也比较低，一般都在0.08%以下，但超低碳(≤0.03%)的牌号较少。 简单的铬锰氮钢只耐氧化性介质的腐蚀。向钢中(特别是向铬锰镍氮钢中)加入钼和铜等元素可提高在多种非氧化性腐蚀环境中(如硫酸、尿素等)的耐蚀性，钼和铜的含量没有像铬镍奥氏体不锈钢中那样高，通常分别为3%和2%。有时也加入少量铌或钒(<1%)以改善耐晶间腐蚀性能。 实际应用的牌号有： (1)铬锰氮钢：0Cr18Mn15N。 (2)铬锰镍氮钢：0Cr18Ni3Mn13N，0Cr18Ni5Mn-9N，0Cr21Ni6Mn9N。 (3)含钼的铬锰氮钢：0Cr18Mn13Mo2N，0Cr-18Mn18MoN。 (4)含钼的铬锰镍氮钢：0Cr18Ni5Mn10Mo3N，0Cr20Ni6Mn9Mo2N，0Cr22Ni13Mn5Mo2VNbN。 (5)含铜的铬锰镍钢：0Cr17Ni5Mn6Cu，0Cr-17Ni6Mn6MoCu2。 § 生产工艺 奥氏体不锈钢生产工艺性能良好，特别是铬镍奥氏体不锈钢，采用生产特殊钢的常规手段可以顺利地生产出各种常用规格的板、管、带、丝、棒材以及锻件和铸件。由于合金元素(特别是铬)含量高而碳含量又低，多采用电弧炉加氩氧脱碳(AOD)或真空脱氧脱碳(VOD)法大批量生产这类不锈钢材，对于高级牌号的小批量产品可采用真空或非真空非感应炉冶炼，必要时加电渣重熔。 铬镍奥氏体不锈钢优良的热塑性使其易于施以锻造、轧制、热穿孔和挤压等热加工，钢锭加热温度为1150～1260℃，变形温度范围一般为900～1150℃，含铜、氮以及用钛、铌稳定化的钢种偏靠低温，而高铬、钼钢种偏靠高温。由于导热差，保温时间应较长。热加工后工件空冷即可。铬锰奥氏体不。锈钢热裂纹敏感性较强，钢锭开坯时要小变形、多道次，锻件宜堆冷。可以进行冷轧、冷拔和旋压等冷加工工艺和冲压、弯曲、卷边与折叠等成形操作。铬镍奥氏体不锈钢加工硬化倾向较铬锰钢弱，一次退火后冷变形量可以达到70％～90％，但铬锰奥氏体不锈钢由于变形抗力大，加工硬化倾向强，应增加中间软化退火次数。一般中间软化退火处理为1050～1100℃水冷。 奥氏体不锈钢也可生产铸件。为了提高钢液的流动性，改善铸造性能，铸造钢种合金成分应有所调整：提高硅含量，放宽铬、镍含量的区间，并提高杂质元素硫的含量上限。 奥氏体不锈钢使用前应进行固溶处理，以便最大限度地将钢中的碳化物等各种析出相固溶到奥氏体基体中，同时也使组织均匀化及消除应力，从而保证优良的耐蚀性和力学性能。正确的固溶处理制度为1050～1150℃加热后水冷(细薄件也可空冷)。固溶处理温度视钢的合金化程度而定：无钼或低钼钢种应较低(≤1100℃)，而更高合金化的牌号如00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N等宜较高(1080～1150℃)。 生产中广泛采用先进技术，如炉外精炼率达到95%以上，连铸比超过80%，高速轧机和精、快锻机等普遍推广。特别是在冶炼和加工过程中实现电子计算机控制，保证了产品质量和性能的可靠和稳定。 § 发展方向 (1)钢种极低碳化(碳≤0.02%)和高纯化(作为杂质元素硫、磷、硅、锰等含量极低)。 (2)特殊用途钢种开发。如热海水用高钼钢、高耐蚀高强度的高氮钢(氮含量达到0.4%～0.6%甚至0.8%～1.0%)，不锈钢功能材料(记忆材料、储氢材料等)等。 (3)新工艺开发。不锈钢复合材料、非晶不锈钢等。 |
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