超低碳不銹鋼焊接工藝試驗(yàn)(共26頁)

1、 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文PAGE PAGE - 27 - 1 緒論(xln)1.1不銹鋼簡介(jin ji)耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。又稱不銹耐酸鋼。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，當(dāng)鋼中含鉻量達(dá)到12左右時，鉻與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜（ 自鈍化膜），可阻止鋼的基體進(jìn)一步腐蝕。除鉻外，常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、

2、氮等，以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。不銹鋼通常按基體組織分為：1、鐵素體不銹鋼。含鉻1230。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高 ， 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。2、奧氏體不銹鋼。含鉻大于18，還含有 8左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。3、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性(sxng)。4、馬氏體不銹鋼。強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。5、沉淀硬化型不銹鋼。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用。按成分可分為Cr系（SUS400）、CrNi系（SUS3

3、00）、CrMnNi（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。1.2、不銹鋼作用自本世紀(jì)初發(fā)明不銹鋼以來，不銹鋼就把現(xiàn)代材料的形象和建筑應(yīng)用中的卓越聲譽(yù)集于一身，使其競爭對手羨慕不已。不銹鋼不會產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的需要。1.3、不銹鋼牌號分組200 系列鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼 300 系列鉻-鎳 奧氏體不銹鋼 301延展性好，用于成型產(chǎn)品。也可通過機(jī)械加工使其迅速硬化。焊接

4、性好?？鼓バ院推趶?qiáng)度優(yōu)于304不銹鋼。 302耐腐蝕性同304，由于含碳相對要高因而強(qiáng)度更好。 303通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。 304通用型號；即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。 309較之304有更好的耐溫性。 316繼304之後，第二個得到最廣泛應(yīng)用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應(yīng)用級別。1 型號 321除了因?yàn)樘砑恿蒜佋亟档土瞬牧虾缚p銹蝕的風(fēng)險之外其他性能類似304。

5、 400 系列鐵素體和馬氏體不銹鋼 408耐熱性好，弱抗腐蝕性，11%的Cr，8%的Ni。 409最廉價的型號（英美），通常用作汽車排氣管，屬鐵素體不銹鋼（鉻鋼）。 410馬氏體（高強(qiáng)度鉻鋼），耐磨性好，抗腐蝕性較差。 416添加了硫改善了材料的加工性能。 420“刃具級”馬氏體鋼，類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術(shù)刀具，可以做的非常光亮。 430鐵素體不銹鋼，裝飾用，例如用于汽車飾品。良好的成型性，但耐溫性和抗腐蝕性要差。 440高強(qiáng)度刃具鋼，含碳稍高，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強(qiáng)度，硬度可以達(dá)到58HRC，屬于最硬的不銹鋼之列。最常見的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號

6、有 三種：440A、440B、440C，另外還有440F（易加工型）。 500 系列耐熱鉻合金鋼。 600 系列馬氏體沉淀硬化不銹鋼。 630最常用的沉淀(chndin)硬化不銹鋼型號，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。1.4、不銹鋼為什么耐腐蝕？所有金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化，使銹蝕(xi sh)不斷擴(kuò)大，最終形成孔洞?？梢岳糜推峄蚰脱趸慕饘伲ɡ?，鋅，鎳和鉻）進(jìn)行電鍍來保證碳鋼表面，但是，正如人們所知道的那樣，這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞，下面的鋼便開始銹蝕。不銹鋼的耐腐蝕性取決于鉻，但是因?yàn)殂t是鋼的組

7、成部分之一，所以保護(hù)方法不盡相同。在鉻的添加量達(dá)到105時，鋼的耐大氣腐蝕性能顯著增加，但鉻含量更高時，盡管仍可提高耐腐蝕性，但不明顯(mngxin)。原因是用鉻對鋼進(jìn)行合金化處理時，把表面氧化物的類型改變成了類似于純鉻金屬上形成的表面氧化物。這種緊密粘附的富鉻氧化物保護(hù)表面，防止進(jìn)一步地氧化。這種氧化層極薄，透過它可以看到鋼表面的自然光澤，使不銹鋼具有獨(dú)特的表面。而且，如果損壞了表層，所暴露出的鋼表面會和大氣反應(yīng)進(jìn)行自我修理，重新形成這種鈍化膜，繼續(xù)起保護(hù)作用。因此，所有的不銹鋼都具有一種共同的特性，即鉻含量均在105以上。1.5、不銹鋼的類型(lixng)不銹鋼一詞不僅僅是單純指一種不銹鋼

8、，而是表示一百多種工業(yè)不銹鋼，所開發(fā)的每種不銹鋼都在其特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好(lingho)的性能。成功的關(guān)鍵首先是要弄清用途，然后再確定正確的鋼種。有關(guān)不銹鋼的進(jìn)一步詳細(xì)情況可參見由NiDI編制的不銹鋼指南軟盤。幸而(xng r)和建筑構(gòu)造應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的鋼種通常只有六種。它們都含有1722的鉻，較好的鋼種還含有鎳。添加鉬可進(jìn)一步改善大氣腐蝕性，特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。經(jīng)驗(yàn)表明，大氣的腐蝕程度因地域而異。為便于說明，建議把地域分成四類，即：鄉(xiāng)村，城市，工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)。鄉(xiāng)村是基本上無污染的區(qū)域。該區(qū)人口密度低，只有無污染的工業(yè)。城市為典型的居住、商業(yè)和輕工業(yè)區(qū)，該區(qū)內(nèi)有輕度污染，例如交通污

9、染。工業(yè)區(qū)為重工業(yè)造成大氣污染的區(qū)域。污染可能是由于燃油所形成的氣體，例如硫和氮的氧化物，或者是化工廠或加工廠釋放的其它氣體。空氣中懸游的顆粒，像鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的灰塵或氧化鐵的沉積也會使腐蝕增加。沿海地區(qū)通常指的是距海邊一英里以內(nèi)的區(qū)域。但是，海洋大氣可以向內(nèi)陸縱深蔓延，在海島上更是如此，盛行風(fēng)來自海洋，而且氣候惡劣。例如，英國氣候條件就是如此，所以整個國家都屬于沿海區(qū)域。如果風(fēng)中夾雜著海洋霧氣，特別是由于蒸發(fā)造成鹽沉積集聚，再加上雨水少，不經(jīng)常被雨水沖刷，沿海區(qū)域的條件就更加不利。如果還有工業(yè)污染的話，腐蝕性就更大。美國、英國、法國、意大利、瑞典和澳大利亞所進(jìn)行的研究工作已經(jīng)確定了這些區(qū)

10、域?qū)Ω鞣N不銹鋼耐大氣腐蝕的影響。有關(guān)內(nèi)容在NiIDI出版的建筑師便覽中作了簡單介紹，該書中的表可以幫助設(shè)計人員為各種區(qū)域選擇成本效益最好的不銹鋼。在進(jìn)行選擇時，重要的是確定是否還有當(dāng)?shù)氐囊蛩赜绊懯褂矛F(xiàn)場環(huán)境。例如，不銹鋼用在工廠煙囪的下方，用在空調(diào)排氣擋板附近或廢鋼場附近，會存在非一般的條件。1.6、維修及清理和其它曝露于大氣中的材料一樣，不銹鋼也會臟。同時我們分析影響維修及清理成本的設(shè)計因素。雖然雨水沖刷和人工沖洗看似完全不同，但是，在雨水沖刷，人工沖洗和已臟表面之間還存在著一種相互關(guān)系。通過把相同的板條直接放在大氣中和放在有棚的地方確定了雨水沖刷的效果。人工沖洗的效果是通過人工用海綿沾上肥

11、皂水每隔六個月擦洗每塊板條的右邊來確定的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與放在有棚的地方和不被沖洗的地方的板條相比，通過雨水沖刷和人工擦洗去除表面的灰塵和淤積對表面情況有良好的作用。而且還發(fā)現(xiàn)，表面加工的狀況也有影響，表面平滑的板條比表面粗糙的板條效果要好。因此洗刷的間隔時間受多種因素影響，主要的影響因素是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)。雖然許多不銹鋼幕墻僅僅是在擦玻璃時才進(jìn)行沖洗，但是，一般來講，用于外部的不銹鋼每年洗刷兩次。1.7、典型用途大多數(shù)的使用要求是長期保持建筑物的原有外貌。在確定要選用的不銹鋼類型時，主要考慮的是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。然而，其它應(yīng)用越來越多的只是尋求結(jié)構(gòu)的完整性

12、或不透水性。例如，工業(yè)建筑的屋頂和側(cè)墻。在這些應(yīng)用中，物主的建造成本可能比審美更為重要，表面不很干凈(gnjng)也可以。干燥(gnzo)的室內(nèi)環(huán)境中使用304不銹鋼效果相當(dāng)好。但是，在鄉(xiāng)村和城市要想在戶外保持其外觀，就需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)，表面(biomin)會非常臟，甚至產(chǎn)生銹蝕。但要獲得戶外環(huán)境中的審美效果，就需采用含鎳不銹鋼。所以，304不銹鋼廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂及其它建筑用途，但在侵蝕性嚴(yán)重的工業(yè)或海洋大氣中，最好采用316不銹鋼.現(xiàn)在，人們已充分認(rèn)識到了在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中使用不銹鋼的優(yōu)越性。有幾種設(shè)計準(zhǔn)則中包括了304和316不銹鋼。因?yàn)殡p相不銹鋼2205已把

13、良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強(qiáng)度及彈限強(qiáng)度融為一體，所以，歐洲準(zhǔn)則中也包括了這種鋼。實(shí)際上，不銹鋼是以全標(biāo)準(zhǔn)的金屬形狀和尺寸生產(chǎn)制造的，而且還有許多特殊形狀。最常用的產(chǎn)品是用薄板和帶鋼制成的，也用中厚板生產(chǎn)特殊產(chǎn)品，例如，生產(chǎn)熱軋結(jié)構(gòu)型鋼和擠壓結(jié)構(gòu)型鋼。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型焊管或無縫鋼管及其它形式的產(chǎn)品，包括型材、棒材、線材和鑄件。表面狀態(tài)正如后面將談到的，為了滿足建筑師們美學(xué)的要求，已開發(fā)出了多種不同的商用表面加工。例如，表面可以是高反射的或者無光澤的；可以是光面的、拋光的或壓花的；可以是著色的、彩色的、電鍍的或者在不銹鋼表面蝕刻有圖案，以滿足設(shè)計人員對外觀的各種要求。保

14、持表面狀態(tài)是容易的。只需偶爾進(jìn)行沖洗就能去除灰塵。由于耐腐蝕性良好，也可以容易地去除表面的涂寫污染或類似的其它表面污染。通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實(shí)際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗(yàn)表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達(dá)到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻

15、不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等；按功能特點(diǎn)分類又可分為無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。奧氏體不銹鋼(austenitic stainless steel)在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%-10%、C約0.1%時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18C

16、r-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。以奧氏體組織為基體的一類鐵鉻鎳或鐵鉻錳

17、(氮)系不銹鋼。奧氏體是具有(jyu)面心立方晶體結(jié)構(gòu)的組織，純鐵只有在9101390的溫度區(qū)間內(nèi)才以穩(wěn)定的奧氏體存在。隨著合金元素的加入，奧氏體穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間會發(fā)生變化。當(dāng)鋼中主要合金元素鉻和鎳(或錳、氮)達(dá)到一定的含量并以適當(dāng)?shù)谋壤钆鋾r，鋼在室溫下基本保持(boch)奧氏體組織。奧氏體不銹鋼以其優(yōu)良的耐蝕性，從它被發(fā)現(xiàn)的那天起，便受到人們的高度重視。奧氏體不銹鋼已有80多年的歷史，世界上最早的奧氏體不銹鋼是1912年首先(shuxin)在德國發(fā)明的。1914年定名為V2A的第一個奧氏體不銹鋼在制堿和合成氨生產(chǎn)中獲得工業(yè)應(yīng)用。其主要成分為20鉻、7鎳和作為基體的鐵，但是碳含量較高，約為

18、0.25。其后隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，逐漸發(fā)展演變?yōu)槿藗兯熘?8-8不銹鋼。到1925年以后，陸續(xù)在英、美、德等國廣泛應(yīng)用于硝酸、合成氨生產(chǎn)及制堿等化學(xué)工業(yè)中，成為與Cr17型鐵素體不銹鋼齊名的兩大不銹鋼種之一。而奧氏體不銹鋼由于在生產(chǎn)和應(yīng)用方面更有其突出的優(yōu)越性，生產(chǎn)量和使用范圍日益擴(kuò)大，很快占據(jù)不銹鋼的主導(dǎo)地位。其化學(xué)成分也不斷發(fā)展和改進(jìn)，牌號越來越多，逐步發(fā)展成為較為復(fù)雜的奧氏體不銹鋼系列，現(xiàn)在，奧氏體不銹鋼產(chǎn)量約占不銹鋼總產(chǎn)量的70。按產(chǎn)量和產(chǎn)品水平排于前列的主要生產(chǎn)國有日本、美國、德國、俄羅斯、瑞典及英國等。牌號主要集中于0Cr19Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo

19、2、00Cr17Ni14-Mo2和1Cr17Ni7等。生產(chǎn)中廣泛采用先進(jìn)技術(shù)，如爐外精煉率達(dá)到95以上，連鑄比超過80，高速軋機(jī)和精、快鍛機(jī)等普遍推廣。特別是在冶煉和加工過程中實(shí)現(xiàn)電子計算機(jī)控制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和性能的可靠和穩(wěn)定。分類按照奧氏體化元素的不同，奧氏體不銹鋼可分為鉻鎳系和鉻錳系兩類。鉻鎳系以鎳為主要奧氏體化元素，鎳含量至少要在8以上，最高可達(dá)30。為保證鋼的不銹性和耐蝕性，鉻含量一般不低于17。鉻錳系以錳為主要奧氏體化元素，其開發(fā)的目的在于節(jié)約較為昂貴的元素鎳。但由于錳的奧氏體化能力比鎳低得多(僅為鎳的一半左右)，而且在鉻含量超過15的鋼中，僅靠加錳(即使含量再高)也不能使鋼完全奧

20、氏體化，因此該系中通常都含有足夠量的氮，有不少牌號還得保留適量的鎳。這樣該系實(shí)際上成為鉻錳氮系或鉻錳鎳氮系奧氏體不銹鋼。鉻鎳奧氏體不銹鋼：這類鋼為奧氏體不銹鋼的主體。其基礎(chǔ)牌號為18-8不銹鋼，該鋼種的鉻、鎳含量分別約為19和10，在氧化性介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)良，在多種不太強(qiáng)的腐蝕性環(huán)境中也耐蝕。為了提高在各種不同使用條件下及較強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中的耐蝕性能，鋼的合金成分在兩個方面進(jìn)行發(fā)展和改進(jìn)：一方面是提高鉻、鎳含量，鉻可提高到25以上，鎳甚至可達(dá)近30；另一方面是向鋼中添加諸如鉬、銅、硅、氮、鈦和鈮等其他合金元素。碳含量一般都比較低，目前常用牌號的碳含量多低于0.08，并且有越來越多的牌號還達(dá)到超低碳

21、(0.03)甚至更低的水平(0.02)。鉻是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素，其作用是促使鋼在介質(zhì)中鈍化并維持鈍態(tài)穩(wěn)定，從而保證鋼優(yōu)良的不銹性和耐蝕性。特別是對于耐強(qiáng)氧化性介質(zhì)(如高溫硝酸)的腐蝕，耐氯化物溶液的點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕，以及耐含氧化劑混合酸(如硝酸加氫氟酸，硫酸加重金屬離子、濕法磷酸等)的腐蝕，高鉻含量都是必不可少的。鎳是鉻鎳奧氏體不銹鋼的另一個主要合金元素，其作用一方面是保證鋼獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，從而使鋼具有良好的塑性、韌性(包括在低溫下的塑性和韌性)和滿意的強(qiáng)度，優(yōu)良的加工性、成形性、可焊性及非磁等性能；另一方面可改善鋼在耐還原性介質(zhì)(如鹽酸、硫酸)中腐蝕的性能，特別是能明顯提高耐

22、氯化物應(yīng)力腐蝕破裂的能力。鉬的主要作用是提高鋼對還原性介質(zhì)(如硫酸、磷酸、尿素和一些有機(jī)酸)的耐蝕性，并改善耐氯化物點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的性能。銅加入到奧氏體不銹鋼中一方面可顯著降低鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成形(冷鐓、深沖)性能，另一方面與鉬復(fù)合加入可提高鋼在硫酸等還原性介質(zhì)中的耐蝕性。硅作為合金元素可改善鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂的性能，并提高鋼在濃硫酸和濃硝酸中的耐蝕性。氮作為合金元素在鉻鎳奧氏體不銹鋼中應(yīng)用日益增多，氮可明顯改善鋼耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕的性能，并能提高強(qiáng)度，同時保持塑性、韌性不下降。鈦和鈮主要是用來提高鋼的耐晶間腐蝕性能。此外，主要合金元素鉻和鎳含量的適當(dāng)減少(分別減少

23、到17和7左右)會降低奧氏體基體的穩(wěn)定度，形成亞穩(wěn)定奧氏體鋼種。這種鋼在固溶態(tài)下呈奧氏體組織，但一經(jīng)冷變形，部分奧氏體很容易轉(zhuǎn)變成馬氏體，馬氏體量隨冷變形量加大而增多，從而提高了鋼的強(qiáng)度性能。由于上述這些各起不同作用的合金元素的加入及其含量變化，鉻鎳奧氏體不銹鋼發(fā)展出了很多種不同性能和用途的鋼種。幾種最常用的鋼種及其代表牌號如下：(1)基礎(chǔ)(jch)牌號(18-8不銹鋼)：00Cr19Ni9，00Cr19Ni10。(2)用鈦、鈮穩(wěn)定化的牌號(piho)：1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni11Ti，0Cr18Ni11Nb。(3)提高(t go)鉻、鎳含量的牌號：0Cr23Ni14(Nb)，0C

24、r25Ni20.00Cr25Ni20(Nb)，0Cr18Ni35Si。(4)含鉬牌號：0Cr17Ni12Mo02，00Cr17Ni14Mo2，00Cr17Ni14Mo3，0Cr18Ni12Mo2Ti，0Cr18Ni12Mo-3Ti，00Cr18Ni16Mo5，00Cr25Ni22Mo2N；00Cr20Ni一25Mo6(N)。(5)用鉬、銅復(fù)合合金化的牌號：00Cr18Ni14Mo-2Cu2，00Cr18Ni18Mo2Cu2，00Cr20Ni18Mo6CuN，00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr20Ni29Mo2Cu3Nb。(6)深沖用含銅牌號：0Cr1SNi10Cu3；(7)高硅牌號：

25、00Cr18Ni14Si4Nb，00Cr17Ni20Si-6MoCu。(8)含氮牌號：0Cr19Ni9N，00Cr18Ni10N，0Cr-17Ni12Mo2N，00Cr17Ni13Mo2N，00Cr25Ni22Mo2N。(9)含硫、硒等易切削牌號：Y1Cr18Ni9，YICr-18Ni9Se。(10)冷作強(qiáng)化用亞穩(wěn)奧氏體牌號：1Cr17Ni7。鉻鎳奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)是：硬度較低，強(qiáng)度適中，塑性、韌性優(yōu)良(見表1)，因而非常適應(yīng)于各種機(jī)械成形和制造加工。加之焊接性能良好：可采用各種常用焊接方法(如鎢極氬弧焊、手工焊、帶極堆焊等)，焊縫不會產(chǎn)生裂紋，焊接接頭的耐蝕性和力學(xué)性能與母材相當(dāng)。所

26、以可以很順利地加工制造各種常用設(shè)備、裝置和構(gòu)件等。 表1鉻鎳奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能(室溫，固溶態(tài)) 牌號0.2/MPab/MPa5/HRB大量常用牌號22033052066045605580809500Cr19Ni102305705572900Cr18Ni11Ti25060050669000Cr20Ni25Mo4.5Cu260610506590鎳奧氏體不銹鋼的低溫性能也很好，即使在液氮溫度(-196)也不會變脆。在較高溫度下也能維持一定的強(qiáng)度和良好塑性。這為其擴(kuò)大使用范圍提供了良好條件。此外，該類鋼在加熱和冷卻過程中無相變，因而無法通過熱處理來強(qiáng)化，惟一的強(qiáng)化方式是冷變形。這樣其強(qiáng)化程度當(dāng)然是

27、很有限的，而且會伴隨著塑性和韌性的損失。鉻鎳奧氏體不銹鋼的物理性能特點(diǎn)是：導(dǎo)熱系數(shù)低、電阻(dinz)大、熱膨脹系數(shù)大和無磁等。常用物理常數(shù)列于表2。廣泛的應(yīng)用，使用范圍遍及國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，除化工、石化、核能、冶金、紡織和輕工等工業(yè)部門是傳統(tǒng)的主要用戶(yngh)外，在海洋開發(fā)、交通運(yùn)輸、商業(yè)、建筑以及日常生活等方面用量也日益增加。當(dāng)前，鉻鎳奧氏體不銹鋼的用量約占所有不銹鋼總量的70左右。鉻錳奧氏體不銹鋼：主要包括鉻錳氮鋼和鉻錳鎳氮鋼兩類。為了保證不銹性和耐蝕性，鉻含量多在17以上，最高可達(dá)22。錳是維持鋼的奧氏體基體的合金元素，其含量在518之間。在鉻錳氮鋼中，錳一般超過13；而在鉻錳鎳氮鋼

28、中，由于保留了適量的鎳(一般在38)，錳可降低到稍低的水平。鎳是鉻錳鎳氮鋼中的重要合金元素，它除與錳、氮等元素共同維持鋼的奧氏體基體組織外，對于改善鋼的熱加工性和塑、韌性，以及提高鋼對于非氧化性介質(zhì)的耐蝕性，都有重要作用(zuyng)。氮是非常重要的奧氏體化元素，其奧氏體化能力約為鎳的30倍，同時能顯著提高鋼的強(qiáng)度并改善耐蝕性，其含量一般都在0.2以上，高時可達(dá)0.50.6。有時為了某種需要也有些牌號不含氮的，但必須保留較多的鎳(約6)，并常加入少量銅(2)。與鉻鎳奧氏體不銹鋼一樣，鉻錳奧氏體不銹鋼碳含量也比較低，一般都在0.08以下，但超低碳(0.03)的牌號較少。簡單的鉻錳氮鋼只耐氧化性介

29、質(zhì)的腐蝕。向鋼中(特別是向鉻錳鎳氮鋼中)加入鉬和銅等元素可提高在多種非氧化性腐蝕環(huán)境中(如硫酸、尿素等)的耐蝕性，鉬和銅的含量沒有像鉻鎳奧氏體不銹鋼中那樣高，通常分別為3和2。有時也加入少量鈮或釩(1)以改善耐晶間腐蝕性能。目前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的牌號有：(1)鉻錳氮鋼：0Cr18Mn15N。(2)鉻錳鎳氮鋼：0Cr18Ni3Mn13N，0Cr18Ni5Mn-9N，0Cr21Ni6Mn9N。(3)含鉬的鉻錳氮鋼：0Cr18Mn13Mo2N，0Cr-18Mn18MoN。(4)含鉬的鉻錳鎳氮鋼：0Cr18Ni5Mn10Mo3N，0Cr20Ni6Mn9Mo2N，0Cr22Ni13Mn5Mo2VNbN。(5

30、)含銅的鉻錳鎳鋼：0Cr17Ni5Mn6Cu，0Cr-17Ni6Mn6MoCu2。性能特點(diǎn)和應(yīng)用 鉻鎳奧氏體不銹鋼最突出的特點(diǎn)，是對多種腐蝕性環(huán)境特別耐腐蝕。這與該類鋼的奧氏體基體中鉻、鎳含量可以加到很高，并能大量溶入多種有利于改善耐蝕性的其他合金元素如鉬、銅、硅和氮等密切相關(guān)。因而無論是在氧化性、還原性或氧化還原復(fù)合性介質(zhì)以及各種有機(jī)介質(zhì)中，在很寬的濃度、溫度范圍內(nèi)，耐蝕性(包括耐均勻腐蝕和局部腐蝕)均很優(yōu)良。對于耐硝酸為代表的氧化性介質(zhì)(包括很多種有機(jī)酸)的均勻腐蝕，可用常見的18-8不銹鋼(00Cr19Ni10、0Cr18Ni11Ti)。如果酸的濃度、溫度較高，或是耐蝕性要求更嚴(yán)，可采用

31、更高鉻的牌號(如00Cr25Ni20Nb等)。對于耐硫酸、稀鹽酸、甲酸、尿素等還原性介質(zhì)，取決于介質(zhì)濃度和溫度，可依次選用含鉬(00Cr17Ni14Mo2、00Cr25Ni22Mo2N)和高鉬(00Cr18Ni16Mo5)和高鉬含銅鋼(如0Cr20Ni25Mo4.5Cu等)。對于耐濃硫酸(濃度90)和濃硝酸(濃度85)。應(yīng)選用高硅牌號的不銹鋼(00Cr17Ni20Si6MoCu、00Cr18Ni13Si4Nb)。對于種類繁多的氧化還原復(fù)合性介質(zhì)，則選用高鉻、鎳含量并用鉬、銅復(fù)合合金化的牌號(00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr20Ni29Mo2Cu3Nb、00Cr20Ni18Mo6Cu

32、N等)通?？色@得滿意的耐蝕效果。需要指出，對于鹵族(如濕氯)和鹵化物酸(鹽酸、次氯酸和氫氟酸等)以及溫度較高的中等濃度(5070)硫酸，鉻鎳奧氏體不銹鋼只能在有限的程度上耐蝕。對于由氯化物溶液引起的點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕、用高鉻、鉬含量特別是又添加氮的鋼(如00Cr18Ni-16Mo5、00Cr20Ni25Mo6N、00Cr20Ni18Mo5CuN)能取得很好的耐蝕效果。提高鎳含量以及又加入硅的鋼種(如00Cr25Ni25Si2V2Nb)具有較好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂性能。但由于鎳含量必須更高(超過35)或者極低(0.1)，鋼材更耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂，這樣的合金已不再屬于奧氏體不銹鋼(分別進(jìn)入鐵鎳基

33、、鎳基合金或鐵素體不銹鋼的范圍)。因此，作為奧氏體不銹鋼(鎳含量為8030)，其耐氯化物應(yīng)力腐蝕盔一破裂的能力還顯得不夠。晶間腐蝕曾經(jīng)是奧氏體不銹鋼應(yīng)用和發(fā)展的一大障礙，目前采用先進(jìn)的冶煉技術(shù)已經(jīng)可以把鋼中碳含量降低到0.03乃至0.02以下，成功(chnggng)地解決了敏化態(tài)(如焊后)的晶間腐蝕問題，加鈦、鈮等穩(wěn)定化元素已經(jīng)不是防止敏化態(tài)晶間腐蝕的主要手段。為了防止在強(qiáng)氧化性介質(zhì)(含有cr+6、Mn+7、Fe+3等高價重金屬離子的高溫硝酸)中的非敏態(tài)晶間腐蝕，目前的有效措施是將鋼高純化，即把硅、磷等雜質(zhì)(zzh)元素含量降到很低的水平(si0.1、P0.01)。鉻錳奧氏體不銹鋼較之鉻鎳奧氏

34、體不銹鋼耐蝕性明顯遜色，一般只在弱腐蝕性環(huán)境或氧化性介質(zhì)中耐蝕。但含有一定量的鉬特別是鎳含量又比較高的牌號，如0Cr18Ni5Mn10Mo3N、0Cr20Ni6Mn9Mo2N和0Cr22Nn3Mn5Mo2VNbN等，在氧化性、還原性和氧化還原復(fù)合性介質(zhì)中也能呈現(xiàn)出較好耐蝕性。鉻錳奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的突出特點(diǎn)是強(qiáng)度、硬度較高，同時塑性，韌性良好。與同等合金化程度的鉻鎳奧氏體不銹鋼相比，抗拉強(qiáng)度可高出3040，而屈服強(qiáng)度競可高出5080。但是，該類鋼的熱、冷加工工藝性能、冷成形性能和焊接性能等均不如鉻鎳奧氏體不銹鋼，材料的生產(chǎn)加工和用該材料進(jìn)行設(shè)備制造(zhzo)等會比鉻鎳奧氏體不銹鋼難度更大。

35、鑒于上述情況，該類鋼應(yīng)用受到一定局限。根據(jù)其性能特點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于腐蝕性不太強(qiáng)但承受較高機(jī)械負(fù)荷的工作條件下，如石油勘探及開采、石油加工以及航空和輕工等部門的有關(guān)設(shè)備或裝置與構(gòu)件等。 表2 鉻鎳奧氏體不銹鋼物理常數(shù)(固溶態(tài)的數(shù)值范圍)密度D(20)/gcm-3 7.98.1導(dǎo)熱系數(shù)(100)/W(mK)-1 14.616.3質(zhì)量熱容C(20)/W(mK)-1 460500電阻率(20)/cm 6988線膨脹系數(shù)(20400)/K-1 (16.718.2)10-6彈性模量E(20)/MPa (19.320.3)104磁導(dǎo)率0(20) 1.008熔點(diǎn)Tm/ 13711454生產(chǎn)工藝奧氏體不銹鋼生

36、產(chǎn)工藝性能良好，特(210奧別是鉻鎳奧氏體不銹鋼，采用生產(chǎn)特殊鋼的常規(guī)手段可以順利地生產(chǎn)出各種常用規(guī)格的板、管、帶、絲、棒材以及鍛件和鑄件。由于合金元素(特別是鉻)含量高而碳含量又低，目前多采用電弧爐加氬氧脫碳(AOD)或真空脫氧脫碳(VOD)法大批量生產(chǎn)這類不銹鋼材，對于高級牌號的小批量產(chǎn)品可采用真空或非真空非感應(yīng)爐冶煉，必要時加電渣重熔。鉻鎳奧氏體不銹鋼優(yōu)良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工，鋼錠加熱溫度為11501260，變形溫度范圍一般為9001150，含銅、氮以及用鈦、鈮穩(wěn)定化的鋼種偏靠低溫，而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導(dǎo)熱差，保溫時間應(yīng)較長。熱加工后工件空冷即可。

37、鉻錳奧氏體不。銹鋼熱裂紋敏感性較強(qiáng)，鋼錠開坯時要小變形、多道次，鍛件宜堆冷。可以進(jìn)行冷軋、冷拔和旋壓等冷加工工藝和沖壓、彎曲、卷邊與折疊等成形操作。鉻鎳奧氏體不銹鋼加工硬化傾向較鉻錳鋼弱，一次退火后冷變形量可以達(dá)到7090，但鉻錳奧氏體不銹鋼由于變形抗力大，加工硬化傾向強(qiáng)，應(yīng)增加中間軟化退火次數(shù)。一般中間軟化退火處理為10501100水冷。奧氏體不銹鋼也可生產(chǎn)鑄件。為了提高鋼液的流動性，改善鑄造(zhzo)性能，鑄造鋼種合金成分應(yīng)有所調(diào)整：提高硅含量，放寬鉻、鎳含量的區(qū)間，并提高雜質(zhì)元素硫的含量上限。奧氏體不銹鋼使用前應(yīng)進(jìn)行固溶處理，以便最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到奧氏體基體中，

38、同時也使組織(zzh)均勻化及消除應(yīng)力，從而保證優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能。正確的固溶處理制度為10501150加熱后水冷(細(xì)薄件也可空冷)。固溶處理溫度視鋼的合金化程度(chngd)而定：無鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低(1100)，而更高合金化的牌號如00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N等宜較高(10801150)。展望奧氏體不銹鋼今后的發(fā)展方向：(1)鋼種極低碳化(碳0.02)和高純化(作為雜質(zhì)元素硫、磷、硅、錳等含量極低)。(2)特殊用途鋼種開發(fā)。如熱海水用高鉬鋼、高耐蝕高強(qiáng)度的高氮鋼(氮含量達(dá)到0.40.6甚至0.81.0)，不銹鋼功能材料(記憶材料、儲氫材料等)等。(3

39、)新工藝開發(fā)。不銹鋼復(fù)合材料、非晶不銹鋼等。鐵素體不銹鋼在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%-30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼一般不含鎳，有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（AOD或VOD）的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%28%，Ni含量在

40、3%10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 馬氏體不銹鋼通過熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，通俗地說，是一類可硬化的不銹鋼。典型牌號為Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度較高，不同回火溫度具有不同強(qiáng)韌性組合，主要用于蒸汽輪機(jī)葉片、餐具、

41、外科手術(shù)器械。根據(jù)化學(xué)成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據(jù)組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同，還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體（或半馬氏體）沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時效不銹鋼等。2 00Cr20Ni18Mo6CuN的特點(diǎn)(tdin)和應(yīng)用2.1 00Cr20Ni18Mo6CuN耐蝕不銹鋼焊接(hnji) 00Cr20Ni18Mo6CuN是制造石油化工壓力容器管道設(shè)備很好的耐蝕材料，是在普通奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高合金奧氏體不銹鋼。國外廣泛應(yīng)用，國內(nèi)使用效果良好。該材料化學(xué)成分特點(diǎn)是：超低碳、高鉬，并含有Cu和N，抗裂能力較強(qiáng)，可焊性良好，有優(yōu)異的抗點(diǎn)蝕、間隙腐蝕、均勻

42、腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力。該材料在科研單位研制的牌號為SW-206，美國材料牌號為S31245，瑞典(ru din)Avesta公司材料牌號為254SMO。1. 化學(xué)成分及力學(xué)性能材料供應(yīng)品種有熱軋板、冷軋板、棒材、管材、鍛件等。主要用途：石油化工設(shè)備中的壓力容器（包括熱交換器）和管道，含有高濃度氯離子（C1）的儲罐和管道；接觸海水的熱交換器，冷卻管道等部件。國內(nèi)某石油化工廠的聚乙烯醇裝置醋酸精餾塔上已應(yīng)用多年，效果良好。化學(xué)成分與力學(xué)性能見表3。表3 00Cr20Ni18Mo6CuN鋼化學(xué)成分、力學(xué)性能及特征溫度化學(xué)成分C0.02，Si0.50，Mn0.50，Cr20.0，Ni18，Mo6.1，N

43、b2.0，Cu0.7，N0.20力學(xué)性能 項(xiàng)目b/MPa0.2/MP5/沖擊韌性/Jcm-2HB數(shù)值65030035120210特征溫度/凝固溫度13251400熱成形溫度10001200固溶處理溫度1150-1200壓力容器使用溫度-60400；空氣中氧化起皮溫度1000耐腐蝕性能（見表4）所用磷酸溶液的組成為54P2O5+4H2SO4+1.1HF+0.06HCl+0.027Fe2O5+0.17Al2O3+0.10SiO2+0.2CaO+0.7MgO。加工性冷成形性能非常好；有很高的塑性和韌性，比304L、316L不銹鋼難加工，機(jī)械加工切削力大，刀具磨損快。2.2化學(xué)成分與金相組織一些主要高

44、合金奧氏體不銹鋼的主要化學(xué)成分在表1中給出。其中AL6X和254 SMO為典型的6鉬超級奧氏體不銹鋼，而654 SMO為典型的7鉬超級奧氏體不銹鋼。表4 三種材料在酸中均勻(jnyn)腐蝕速率材料牌號腐 蝕 介 質(zhì)備 注60磷酸25酸溶液（20HNO3+4HF）316L55316L不銹鋼一年腐蝕5mm，254SMO一年僅腐蝕0.31mm904L1.00.51254SMO0.050.31超級奧氏體不銹鋼的基本金相組織為典型的，百分之百的奧氏體。但由于鉻和鉬的含量均較高，很有可能會出現(xiàn)些金屬中間相，如chi和相。這些金屬中間相常常會出現(xiàn)在板材的中心部位。但是如果熱處理正確，就會避免這些金屬中間相的

45、生成(shn chn)，從而得到近百分之百的奧氏體。254 SMO 的金相組織沒有任何其它金屬中間相。該組織是經(jīng)在115012000C溫度下熱處理之后(zhhu)得到的。 在使用過程中，如果出現(xiàn)了少量的金屬中間相，它們也不會對機(jī)械性能和表面的耐腐蝕性能有很大的影響。但是要盡量避免溫度范圍60010000，尤其是在焊接和熱加工時。2.3 機(jī)械性能奧氏體結(jié)構(gòu)一般具有中等的強(qiáng)度和較高的可鍛性。在加入一定量的氮之后，除提高了防腐能力外，在保持奧氏體不銹鋼可鍛性和韌性的同時，高氮超級奧氏體不銹鋼還具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。其屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼要高出50100。在室溫和較高溫度下氮對機(jī)械性能的影響分別在

46、表5和表6有所顯示。表5 +20溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機(jī)械性能表合金鋼種牌號氮含量屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度ASTMENGB%Rp0.2MPaRmMPa316L316L1.44040.06220520904LNo89041.453900Cr20Ni25Mo4.5Cu0.06220520317LMN37LMN1.44390MOS312541.454700Cr20Ni18Mo6CuN0.20300650654SMOS326541.4652 0.20430750表6高溫下高合金奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度(Rp0.2MPa)合金ASTMEN*GB氮含量%100200400316L316

47、L1.44040.06166137108904LN089041.453900Cr20Ni25Mo4.5Cu0.06225175125317LMN317LMN1.44390.15225185150254SMOS312541.454700Cr20Ni18Mo6CuN0.20230190160654SMOS326541.4652 0.50350315295如表5和表6所示，在所有溫度下機(jī)械強(qiáng)度均隨氮含量的增加而提高。盡管強(qiáng)度增加了許多，但超級奧氏體不銹鋼的延伸率仍然很高。甚至高于許多低合金鋼的延伸率。這主要是由于其較高的含氮量和與之相關(guān)的另一個特點(diǎn)高加工硬化率，見圖2和圖3。因此經(jīng)冷加工成型的部件就

48、可獲得很高的強(qiáng)度?？衫眠@一特性的用途包括較深井中的管道及螺栓等。和普通奧氏體不銹鋼一樣，超級奧氏體不銹鋼的低溫性能也是很好的。超級奧氏體不銹鋼的抗撞擊及抗斷裂能力是很高的，并且只有在低達(dá)196時才會略有(l yu)下降。2.4物理性能物理性能主要取決于奧氏體結(jié)構(gòu)，同時也部分(b fen)地取決于材料的化學(xué)成分。就是說超級奧氏體不銹鋼較普通奧氏體不銹鋼，如304或316型，在物理性能方面是沒有很大區(qū)別的。表7列出不同合金(hjn)的一些典型物理性能值。 表7 一些不銹鋼與一種鎳基合金的物理性能合金鋼種牌號密度彈性模量KN/mm2熱膨脹系數(shù)10-6/導(dǎo)熱系數(shù)W/mASTMENGBkg/dm320

49、40020400204002205S318031.44627.820017213.014.515203043041.43017.920017216.017.51520254SMOS312541.454700Cr20Ni18Mo6CuN8.019516616.518.01418合金625N102762.48568.420018012.013.51016含6鉬超級奧氏體不銹鋼的熱膨脹度比雙相不銹鋼2205要大，因此焊接時在結(jié)合部位上可能會出現(xiàn)一些變形。雖然鎳基合金的熱膨脹度一般較低，但其較差的導(dǎo)熱性正好將其這一優(yōu)點(diǎn)抵消。這些物理性能在設(shè)計用不銹鋼制作部件或不銹鋼與其它合金連接時，具有很重要的意義。

50、2.5 超級奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能在很大程度上，奧氏體不銹鋼的發(fā)展是為了滿足各種環(huán)境中對防腐性能的要求。許多合金曾是被設(shè)計用于一種特定環(huán)境的，隨后其應(yīng)用范圍發(fā)展得越來越廣泛。因此，對超級奧氏體不銹鋼的選用，其耐腐蝕性能是一個很重要的依據(jù)。這里主要介紹均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂。2.5.1 均勻腐蝕提高不銹鋼穩(wěn)定性的最重要合金元素為鉻和鉬。超級奧氏體不銹鋼中這些成分的含量均較高，因此在各種溶液中都顯出很好的耐腐蝕性。在有些環(huán)境中，硅、銅和鎢等元素的添加可進(jìn)一步提高材料的耐腐蝕性。圖1所示是一些奧氏體不銹鋼在純硫酸中的等腐蝕速度曲線圖?？梢?ky)看出，合金含量較高的不銹鋼，如904

51、L，254 SMO和654 SMO等，在較大濃度和溫度范圍內(nèi)比普通型奧氏體不銹鋼，如304和316等，具有更好的耐腐蝕性。該圖同時也顯示了高硅不銹鋼SX具有非常強(qiáng)的，抵抗?jié)饬蛩岬哪芰?。一些奧氏體不銹鋼在純硫酸(li sun)中的等腐蝕速度曲線顯示(xinsh)，腐蝕速度為0.1毫米/年，說明在特定環(huán)境中抗均勻腐蝕能力的另一個方法是測量造成每年0.1毫米(或每年0.5毫升)腐蝕速度的溫度。表8例出了一系列濃度不同的化學(xué)溶液。這些溶液都是在化學(xué)生產(chǎn)中較常見的，同時也給出了不同鋼種在這些溶液中腐蝕速度為0.1毫米/年時的臨界溫度?？梢钥闯觯R界溫度隨著合金含量的增加而提高。在所有溶液中超級奧氏體不銹

52、鋼，如254 SMO和654 SMO的臨界溫度都是最高的，充分顯示了其優(yōu)異的耐均勻腐蝕性能。 表8還包括了兩種常見的濕法工業(yè)磷酸，WPA 1和WPA 2其主要成分在表6中給出。 不同合金之間的排序隨工況情況的不同而變化。2205型雙相不銹鋼就是一個很好的例子。這種鋼在有些環(huán)境中的性能甚至比一些高合金奧氏體不銹鋼還要好。但在有些環(huán)境中其表現(xiàn)就不太好。另一個例子是904L型不銹鋼。在純磷酸中，這種不銹鋼是所有鋼中表現(xiàn)最好，但在濕法工業(yè)磷酸中，它則比不上其它兩種超級奧氏體不銹鋼。在一種混合液 WPA 2中，其耐腐蝕性能則是最差的, 見表5。因此，在為制造業(yè)中的設(shè)備，如反應(yīng)器、管道和儲罐，推薦最適合的

53、不銹鋼時一定要非常謹(jǐn)慎。最好能掌握有關(guān)工況條件的具體數(shù)據(jù)。溶液654SMO254SMO317LMN22051%HCi9570508510%H2SO4+0.33%NaCl+SO2,飽和756050126*126*126*10050%NaOH135115144*90 表8在不同化學(xué)制品中導(dǎo)致0.1毫米/年的腐蝕速度的臨界溫度 表9 WPA 1和WPA 2的主要化學(xué)成分，重量百分比WPAM NoH3PO4Cl-F-H2SO4Fe2O3Al2OSSiO2CaOMgO1750.200.540.30.20.10.20.72750.022.040.30.20.10.20.72.5.2 點(diǎn)腐蝕(fsh)和縫隙

54、腐蝕 點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕是兩種緊密相關(guān)的腐蝕類型，均屬于局部腐蝕。其主要生產(chǎn)條件為含有氯離子的環(huán)境。但溫度及酸堿度(pH值)等也起著很重要的作用(zuyng)。當(dāng)不銹鋼處于含氯環(huán)境中時，在一定溫度下就會發(fā)生點(diǎn)腐蝕。眾所周知，鉻和鉬含量的提高有助于增強(qiáng)不銹鋼抗局部腐蝕的能力。鉻、鉬和氮對抵抗局部腐蝕能力的綜合影響，經(jīng)常用經(jīng)驗(yàn)公式WS（Wirksumme）來表示。WS(PRE)=鉻3.3鉬16氮式中的WS值一般被稱之為“耐點(diǎn)腐蝕能力指數(shù)(PRE)”。所以也常常用PRE來表示。公式所給出的氮的系數(shù)16是最經(jīng)常使用的。但據(jù)文獻(xiàn)報道也有采用其它系數(shù)的，比如Mannesmann研究院的Herbsleb博士(

55、bsh)就建議使30。諸如鎢等其它成分對防腐性能也有積極影響。按重量百分比的算法計算，其效果約為鉬的一半。為了進(jìn)行比較，同時用16和30作為PRE 公式中氮的系數(shù)為表1中的一些鋼種計算PRE值。結(jié)果在表10中給出。 歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在 1摩爾的NaCl 溶液中，在3.5的NaCl溶液中，腐蝕電位為700mV SCE 可以看出， PRE(16)和PRE(30)對許多鋼種來說差別并不是很大。最重要的是兩個系數(shù)對排列不同不銹鋼并無任何影響。表11同時也給出了一些不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。這兩個臨界溫度常常被用來衡量不銹鋼耐局部腐蝕的能力。大量的研究工作和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)表明，

56、PRE值與不銹鋼耐局部腐蝕的能力，如CPT和CCT值，是成比例關(guān)系的。317LMN，904L兩種奧氏體不銹鋼和2205型雙相不銹鋼的 PRE 值大致相同，其抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力也應(yīng)該是相同的。所記錄的使用數(shù)據(jù)顯示，904L不銹鋼的抗點(diǎn)蝕能力略優(yōu)于其它鋼種，而2205的抗縫隙腐蝕能力則較強(qiáng)，這種現(xiàn)象與實(shí)際使用情況相符。表10 PRE值及一些高合金不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度合金ASTMEN*PRE(16)PRE(30)CPT*CPT*2205S318031.446234365335317LMN317LMN1.4439333553-904LNO89041.453936376115San

57、icro28-1.45633940-AL-6X-4141-254SMOS312541.454743469060654SM0S326541.46525663100100含6鉬和7鉬的超級奧氏體不銹鋼，如254 SMO和654 SMO，均具有較高的PRE值和CPT/CCT值，見表7。表示其優(yōu)越的耐局部腐蝕的能力。因此，超級奧氏體不銹鋼家族也一直被廣泛地應(yīng)用于抗點(diǎn)蝕要求較高的用途中，比如用作海水處理設(shè)備，紙漿漂白及煙氣脫硫裝置中的部件等。在一次用于評估煙氣脫硫設(shè)備所用材料的試驗(yàn)中測定了會導(dǎo)致縫隙腐蝕的臨界氯離子濃度。材料被浸泡在飽含二氧化硫并含有酸性(pH值為1)氯化物，且溫度為80的溶液中。對一些

58、侯選材料的測試結(jié)果如表11所示。歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對于金相組織較差的試樣，氯離子濃度低達(dá)4000ppm時也曾出現(xiàn)過問題。 由此可見，在這個非?？量?kk)的環(huán)境中，超級奧氏體不銹鋼的防腐蝕能力與鎳基合金是在一個水平上的。 表11 在溫度(wnd)為80的模擬脫硫塔環(huán)境中可導(dǎo)致縫隙腐蝕的臨界氯含量合金ASTMEN*Cl-ppm316L316L1.440450904LN089041.4539500254SMOS312541.45475000654SMOS326541.465212500合金625NO66252.48564000-5000*2.5.3 應(yīng)力(yngl)腐蝕破裂普通奧氏體不銹鋼比鐵素體不銹

59、鋼和雙相不銹鋼更容易發(fā)生由氯化物引起的應(yīng)力腐蝕破裂。然而，超級奧氏體不銹鋼卻具有非常高的抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力，在許多情況下其效果還優(yōu)于雙相不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力。表12所示為蒸發(fā)情況下(根據(jù)點(diǎn)滴試驗(yàn)確定)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破裂的臨界應(yīng)力。測試時間為500小時?？梢郧宄乜闯觯c普通不銹鋼相比，超級奧氏體不銹鋼有著非常優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力。 表12 導(dǎo)致裂紋的臨界應(yīng)力合金ASTMEN*200時的臨界屈服強(qiáng)度3163161.4401100硫化氫(常出現(xiàn)于油井和氣井中)的存在會增加出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂的風(fēng)險。因?yàn)殍F素體相的氫脆性，雙相不銹鋼，特別是經(jīng)過深加工的部件，則較容易出現(xiàn)裂紋。在硫化氫和氯離子

60、同時存在的情況下，不銹鋼出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂的危險性就更大。而超級奧氏體不銹鋼在此類“酸性”環(huán)境中是具有很強(qiáng)的抗應(yīng)力腐蝕破裂能力的。NACE MR017595是專門為油氣生產(chǎn)中，針對硫化應(yīng)力腐蝕破裂問題如何選材所制定的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)中包括了254 SMO，而且也同時包括了退火和冷加工狀態(tài)。所容許的最大硬度值(35 HRC)也比普通型奧氏體不銹鋼 (22 HRC)要高的多。從這一點(diǎn)看，在含有大量硫化氫，最惡劣的油氣環(huán)境中，超級奧氏體不銹鋼是最佳的材料選擇。2.5.4 海水中的腐蝕導(dǎo)致不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂最常見的環(huán)境是在水中，尤其是在海水中。因?yàn)楹Ｋ穆入x子含量是非常高的。由于超級奧氏