近年來,鎳等原材料價格的上漲提高了奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)成本;另一方面汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展又導致對不銹鋼需求量大增。這些都為鐵素體不銹鋼的發(fā)展提供了廣闊的市場空間。然而,鐵素體不銹鋼的一些固有缺點,如韌性低,脆性轉(zhuǎn)變溫度高,焊接性能差等,嚴重限制了它的開發(fā)應用。除了在冶煉上嚴格控制間隙元素C、N的含量,使其下降到[C]+[N]<130~150ppm以下之外,還需要進行合理的成分設(shè)計與控制。
鉻和鉬。鉻和鉬是鐵素體不銹鋼獲得耐蝕性的最主要元素。鉻既是獲得不銹性和耐蝕性的最主要元素,也是導致鐵素體不銹鋼具有鐵素體組織的決定性元素。增加鉻的質(zhì)量分數(shù)對提高鐵素體不銹鋼的抗局部腐蝕性能(如點蝕和縫隙腐蝕)有很大作用,但卻使其韌性下降和脆性轉(zhuǎn)變溫度顯著上升。超純鐵素體不銹鋼中的Cr含量一般小于30%。鉬在鐵素體不銹鋼中的主要作用是促進Fe-Cr合金的鈍化,提高鋼在還原性介質(zhì)中的耐蝕性,特別是在氯化物溶液中的抗點蝕、縫隙腐蝕等抗局部腐蝕性能。鉬還能促使鈍化膜中鉻更加富集,進一步提高鈍化膜的抗點蝕能力。
鈮和鈦。鈮和鈦是鐵素體不銹鋼中常用的穩(wěn)定化元素,能與殘余碳、氮結(jié)合成碳、氮化物,同時,能抑制鋼中形成鉻的碳、氮化物,提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。目前通行的方法是用鈮、鈦對鐵素體不銹鋼進行復合穩(wěn)定,即鈦主要用來固定氮,而碳則主要用鈮來固定。當鋼中氮形成TiN后NbC就更穩(wěn)定。這種雙重穩(wěn)定化對消除碳、氮原子有害作用更為有利。
試驗表明,在缺乏電磁攪拌的條件下,向鐵素體不銹鋼中添加一定量的Ti,對于細化鑄造組織具有明顯效果,這主要是因TiN的形核作用引起的。但Ti的加入量不宜過多,否則會降低鋼的純凈度,導致板坯修磨量增大,并對冷軋成品表面質(zhì)量和使用性能帶來不利影響。此外,含Ti鐵素體不銹鋼在連鑄時還容易形成皮下夾雜和翻皮等缺陷,應引起注意。
進行年來,鈮的作用受到越來越多的關(guān)注。除了穩(wěn)定化作用以外,鈮和鉬一樣可有效改善鐵素體不銹鋼的高溫性能,固溶鈮和固溶鉬均可有效提高鐵素體不銹鋼的高溫屈服強度。鈮還可改善鐵素體不銹鋼的表面質(zhì)量和抗起皺性能。目前,鐵素體不銹鋼中的鈮含量一般在1500×10-6~5000×10-6范圍。
Cu。在不銹鋼中加入適量的銅,生產(chǎn)出的鋼材經(jīng)抗菌性熱處理后,具有良好的抗菌性能,此即所謂抗菌不銹鋼。中國科學院金屬研究所在實驗室已成功開發(fā)出了抗菌鐵素體不銹鋼。此外,銅也有提高鋼的耐蝕性和冷加工性能的作用。
雜質(zhì)控制。除了嚴格控制碳、氮含量外,其它雜質(zhì),包括硫,磷,氧,也要盡量減少。硫容易在鋼中形成含硫的條形夾雜物,對材料的抗腐蝕能力和機械性能有較大的負面作用,一般要求w(S)小于0.01%。另外,較高含量的硅和錳在鐵素體鋼中容易使材料的脆性傾向增加,因此,,如果對焊接性要求較高的話,必須對硅和錳含量加以控制,均不得大于0.6%。
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