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70年代以来,我国不锈钢材料研究工作的其它重要进展有:研制了湖南永州高强度和超高强度的湖南永州马氏体时效不锈钢并投入工业试制与应用;采用真空感应炉、真空电子束炉和真空自耗炉冶炼并批量生产了C+N≤150-250ppm的高纯铁素体湖南永州不锈钢00Cr18Mo2、00Cr26Mo1和00Cr30Mo2;含Mo量≥4.5%的高Mo和高Mo含N的Cr-Ni奥氏体不锈钢,例如研制成功00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr18Ni18Mo5(N)、00Cr25Ni25Mo5N等并在化工、石化和海洋开发中获得了应用;在解决浓硝酸腐蚀和固溶态晶间腐蚀方面,研制了00Cr25Ni20Nb和几种超低碳高硅不锈钢,80年代以来,超低碳并对钢中磷含量和α相量严加控制的尿素级湖南永州不锈钢00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N两种牌号研制完成,它们的板、管、棒材、锻件以及焊接材料均在大中型尿素工业中得到了应用,取得了满意的结果;由于一些特殊钢厂陆续建成冶炼不锈钢的炉外精炼设备,例如AOD(氩氧精炼炉)、VOD(真空氧精炼炉)等并已投产,我国不锈钢的冶炼技术上了一个新台阶。它不仅使低碳、超低碳不锈钢的生产变得轻而易举,而且使不锈钢的内在质量提高,成本降低。由于含Ti的18-8型Cr-Ni奥氏体钢存在一系列缺点,美、日等工业先进 早在60年代便已经实现了由含Ti不锈钢到普遍采用低碳、超低碳不锈钢的过渡,而我国是在1985—1990年间才大力进行低碳、超低碳不锈钢的开发、生产与应用,取得了一些可喜的进展,例如1988年底我国低碳、超低碳18-8型不锈钢产量已占我国不锈钢产量的10%左右。但与不锈钢板生产、应用的先进 相比(例如日、美等国含Ti的18-8型Cr-Ni钢仅占不锈钢产量的1.5%左右),还存在着很大的差距。80年代,我国还开展了控氮(N 0.05%—0.10%)和氮合金化(N>0.10%)Cr-Ni奥氏体不锈钢的研制工作。试验表明,氮在Cr-Ni奥氏体不锈钢和双相不锈钢中是一种无价且非常有益的合金元素。对氮的强化作用,降低钢的晶间腐蚀敏感性,改善钢的耐蚀性,特别是改善钢的耐点蚀等方面的机制,正在进行深入的研究工作。几种控氮和氮合金化的Cr-Ni奥氏体不锈钢已结合工程需要投入了批量生产和应用。
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湖南永州不锈钢有一个基本元素,即它们都含铬。在含量大约为12%时,该元素通过自发形成一种稳定的、透明的钝化膜来延缓腐蚀。较高的合金含量可通过强化薄膜和快速自我修复薄膜来提高抗腐蚀性。湖南永州商业品牌的不锈钢铬含量上限约为30%。 图所示为某一含碳量下的铬一铁双合金相图。所谓的γ环区(奥氏体)是在铬含量约为11-13%情况下产生的。如果其它奥氏体形成元素增加的话,铬含量可扩大至约16-18% 。特别应该注意的是碳、氮和镍的影响,它们可扩大稳定奥氏体的范围。图5表明了碳和氮元素的加入对边界移动的影响。 如果湖南永州不锈钢在加热和冷却过程中通过γ相区。它经过铁素体——奥氏体——马氏体转变,而称为马氏体不锈钢,一般这样的不锈钢是磁性的类似铁并且可以通过热处理使其硬化。 另一方面,含铬17%的合金(很少甚至没有奥氏体形成元素)位于γ环的外边,保留了铁素体结构,但通过热处理不能使其硬化。也有磁性(由于铁素体结构)称之为铁素体不锈钢,铁素体不锈钢在所有温度下为一同相。
湖南永州00Cr25Ni20(Nb)系含有较高Cr,Ni的奥氏体耐硝酸不锈钢。由于碳含量低(≤0.02%),有时还含有稳定化元素Nb,因而耐晶间腐蚀性能较好, 焊后没有焊接务化倾向。由于镍含量较高,因此耐氯化物应力腐蚀性能也优于一般的18-8不锈钢。 湖南永州00Cr25Ni22Mo2N钢主要用于尿素生产中汽提塔的结构材料。由于钢中含氮,不仅使钢的耐孔蚀性能提高,且可使钢具有更高的强度和更稳定的纯奥氏体组织。研究和实际使用均表明,此钢耐尿素腐蚀的性能远远优于湖南永州00Cr17Ni14Mo2(316L),也优于00Cr18Mn14Mo2N(A4),是近10多年来。在尿素生产中发展与应用的较新钢种,国外70年代开始用于尿素汽提塔,国内大化肥引进设备上也已普通采用。此钢还可用于醋酸、硫酸生产中制造热交换器和容器、管道等。
当湖南永州00Cr18Mo2(Ti),高纯Cr18Mo2(Ti)钢中含Ni+Cu量≤0.5%时,退火态一般不产生氯化物应力腐蚀破裂。表3-34和图3-85为所得到的结果。 需要提出,铁素体铬不锈钢的耐应力腐蚀也是有条件的。过量的镍、铜、过高的碳、氮含量,遭受敏化处理(例如焊接),不适当冷加工以及过高的载荷(或残余)应力等均可导致其应力腐蚀的出现。 冷、热加工和热处理工艺及焊接性能 试验及实践表明,湖南永州00Cr18Mo2(Ti)以及高纯Cr18Mo2(Ti)的冷、热加工一般均不困难。这些钢的高温塑性 ,在1000-1200℃很易热加工。但是,为了细化晶粒并获得良好塑性,与前述铁素体不锈钢一样,热加工终止温度应尽量低且变形量需足够大。 根据冷弯、杯突试验和深冲试验结果,00Cr18Mo2(Ti)以及高纯湖南永州Cr18Mo2(Ti)薄板均具有优良的冷成型性。结果见表3-35和表3-36。铁素体不锈钢的冷加工硬化倾向虽较Cr-Ni奥氏体不锈钢小,但由于其延伸率的 值较18-8钢为低。因此,冷成型尚需选择适合此特性的冲模具。