不锈钢研发的最新进展——奥氏体、铁素体和双相不锈钢

评价了近期不锈钢的部分工业发展状况。对于奥氏体不锈钢而言,有两大引人注目的合金开发方向:低镍奥氏体不锈钢和高氮奥氏体不锈钢。这两类合金的设计目的不同,尤其是强度方面,但其合金开发原理和科研方法很相似,都围绕着氮这一合金元素对强度、塑性和耐蚀性的积极作用展开。现在人们已经相当了解氮对固溶强化、晶界强化和加工硬化的影响以及如何充分利用这些影响来开发全球市场所需的材料。在耐蚀性方面,铁素体、奥氏体和双相不锈钢彼此竞争,有关其耐蚀性比较的实验室数据也越来越多。但是,对于实际应用和合金选择而言,仅仅是实验室的数据是不够的,因此文章给出了多年来对24种工业生产的不锈钢暴露在室外海洋大气环境下的最新耐蚀性研究结果。希望在不久的将来能将更多制造商提供的钢种纳入到此项耐蚀性研究中来。这既能帮助消费者合理地选择合金,也可以帮助钢铁生产企业开发合适的钢种。     

高性能不锈钢（6）

4．3双相不锈钢 双相不锈钢的抗拉和屈服性能很高。它们的塑性介于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间。随着合金含量的增加,尤其是氮含量的增加,其强度提高而塑性降低。双相不锈钢引人注目的强度性质部分是由于铁素体增加屈服强度和奥氏体由于加工硬化带来的高抗拉强度的联合作用。板材的最低屈服强度高达550MPa（80ksi）,见表9。     

高强高韧高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺

通过调整热变形和热处理工艺参数,对含氮0.52%的Cr-Mn-Mo-N高氮奥氏体不锈钢的组织与力学性能的关系进行了系统研究.研究结果表明,高氮奥氏体不锈钢中析出氮化物对塑性的损害高于残留铁素体的作用,热变形组织对材料的强化作用高于残留铁素体.在1 000～1 050℃温度范围内终轧并水冷至室温的高氮不锈钢的组织为单一奥氏体,且强韧性能优异.通过采用合理的热变形工艺,可以不经后续热处理直接轧制出与固溶态相比,屈服强度、抗拉强度和加工硬化速率更高,屈强比更低且延伸率基本不变的高氮奥氏体不锈钢.     

不锈钢技术及其发展

不锈钢是工业与民用建筑中广泛应用的金属材料,按其组织状态分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢四种类型。目前不锈钢冶炼技术已从一步法、二步法发展到三步法冶炼,生产工艺趋于成熟,钢种结构更加合理,市场应用更加广泛,需求已从民用转向工业应用,是国民经济中不可替代的产品。     

烧结双相不锈钢的相结构和强韧性

研究了粉末烧结双相不锈钢及其时效后的相结构和强韧性。结果表明,在316L粉末中添加4%(wt)St,用粉末烧结法可以获得奥氏体加18%(Vol)铁素体的双相不锈钢。该双相不锈钢在800℃时效时,沿奥氏体和铁素体界面析出条状σ相,使双相不锈钢的硬度增加,塑性下降。     

烧结双相不锈钢的相结构的强韧性

研究了粉末烧结双相不锈钢及其时效后的相结构和强韧性。结果表明，在３１６Ｌ粉末中添加４％（ｗｔ）Ｓｉ，用粉末烧结法可以获得奥氏体加１８％（ｖｏｌ）铁素体的双相不锈钢。该双相不锈钢在８００℃时效时，沿奥氏体和铁素体界面析出条状σ相，使双相不锈钢的硬度增加，塑性下降。     

近年来国外不锈钢发展状况

由于ＡＯＤ和ＶＯＤ精炼技术和连铸技术在不锈钢生产上的应用,促进了不锈钢钢种和产量的发展。本文简单介绍了近年来国外不锈钢生产现状,并较详细地以马氏体、铁素体、奥氏体、双相和沉淀硬化型不锈钢五大系列分门别类地举例说明了国外不锈钢钢种的发展状况。     

TTS443高铬铁素体不锈钢的开发

针对304(Crl8-Ni8型)奥氏体不锈钢和430(Cr17型)铁素体不锈钢的特性,通过试验和分析Cr、Cu、Nb、Ti等合金元素对铁基合金材料性能的影响,开发出一种高铬铁素体不锈钢-TTS443(/%:O.010C、21Cr、0.40Cu、0.25Nb、0.20Ti、O.012N) 。该钢种的耐蚀性能与304奥氏体不锈钢相当,具有良好的成形性与焊接性能,TTS443铁素体不锈钢是304奥氏体不锈钢理想代替材料。     

铁素体不锈钢新钢种SUS444

近年来,在日本研制出铁素体不锈钢新钢种,例如高纯净度18～19Cr—1～2Mo铁素体不锈钢(SUS444钢)。众所周知,铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比较,具有抵抗应力腐蚀裂纹的特性,已引起石油、化工等部门有关人员的关注。但由于铁素体不锈钢(Cr18～     

一钢板坯连铸水冷却系统介绍

连铸机水冷却系统设置的是否合理直接影响了连铸机的正常生产，本文对宝钢集团公司一钢不锈钢连铸车间板坯连铸机冷却水系统作一简要介绍。宝钢集团一钢公司新建连铸车间配有一台不锈钢连铸机，年产合格铸坯72万t；两台碳钢连铸机，年产合格铸坯216．6万t。不锈钢连铸机主要生产的钢种有奥氏体、铁素体、马氏体等不锈钢钢种，碳钢连铸机主要生产的钢种有优质碳素钢、耐大气腐蚀钢、低微合金高强度钢、焊接结构钢等钢种。     

热处理工艺对SAF2205和SAF2304不锈钢晶间腐蚀和孔蚀的影响

双相不锈钢是铁、铬、镍的合金，其室温组织通常为50％的奥氏体和50％的铁素体。双相不锈钢同时具有高强度和耐腐蚀性能，而这是普通单相奥氏体或铁素体不锈钢所不具备的。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有更好的耐局部和应力腐蚀的性能，尤其是在含氯离子的热腐蚀环境中。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢具有更好的成型性能、焊接性能及韧性。正是由于这些优良性能，双相不锈钢被越来越多地应用于海洋环境、石化工业和石油提炼业。尽管双相不锈钢早在20世纪30年代就已被开发出来，但直到高合金双相不锈钢的出现才使其得到广泛应用。这是因为早期的双相不锈钢难于进行热加工并且经焊接和热处理后易发生晶间腐蚀。     

1780mm热轧精轧ORG研磨参数优化

介绍了1 780 mm热连轧机组ORG技术。对普碳钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢等典型钢种进行了轧辊磨损测试和轧辊在线研磨试验。试验结果表明,不同钢种对轧辊磨损的差异较大,其中奥氏体不锈钢对轧辊的磨损最大。在手动全面研磨时采用低等研磨效率和中速摆动,能消除辊印缺陷,辊面光洁;在自动全面研磨时采用中等研磨效率,在研磨间隔为1块钢卷轧制时间时能很好地消除轧辊边部凹槽。     

日新制钢汽车排气系统用耐热铁素体不锈钢的开发

为了减轻空气污染和缓解全球变暖,各个国家均出台了尾气排放标准,且限制标准越来越严格。在此背景下,多种技术已被应用以满足相关要求,如提高燃油燃烧率、催化效率,降低排气管热容量等。而这一系列措施均会导致汽车尾气的最高温度上升。近些年,汽车排气系统零件主要用铁素体不锈钢制作,因为铁素体不锈钢的热膨胀系数小,耐循环氧化和耐高温疲劳性能均优于奥氏体不锈钢。介绍了日新制钢新研发的汽车排气系统用耐热不锈钢,以及该钢种的研发现状和发展趋势。Nb、Mo、Cu在700℃时的固溶强化和析出强化对提高铁素体不锈钢的高温强度非常有效,而添加Nb、Mo、W主要是在900℃时起到固溶强化作用。Cr,Si和Mn可降低铁素体不锈钢(含14%Cr)在大气中950℃保温200h的氧化程度。特别是添加0.8%及以上的Mn可有效提高氧化皮的附着力。事实证明,日新制钢开发的NSSHR-1(14Cr-1Mn-0.9Si-Nb)和NSSHR-2(10Cr-0.9Si-Nb-Ti)铁素体不锈钢与441和439不锈钢相比,具有更高的耐热性和成形性。     

不锈钢氮控制技术

介绍了铁素体和奥氏体不锈钢的EAF、AOD、KOBM、VOD、LF工艺特点及控制过程,分析了典型钢种的控氮工艺技术过程及操作难点和要点,并对进一步提升控氮水平提出技术设计思路。     

现代铁素体不锈钢（上）

传统(普通)铁素体不锈钢的工业生产与铬镍奥氏体不锈钢均已有80年以上的历史，它们也是不锈钢中产量和消费量最大的两类不锈钢。由于铁素体不锈钢化学成分和组织结构上的特点，与铬镍奥氏体不锈钢相比，既有优势，也有不足。传统铁素体不锈钢性能上的某些不足曾长期影响着铁素体不锈钢的生产和应用。     

热加工对含氮马氏体不锈钢组织转变和性能的影响

采用Thermal-calc计算了含氮马氏体不锈钢20Cr13的合金相图,据此进行了关键热加工工艺参数设计。采用金相、扫描电镜、X射线衍射、高温热模拟试验、拉伸试验和硬度测试等方法,研究了高温下均热温度对高温组织转变的影响以及高温铁素体对高温塑性的影响,同时研究了退火和淬火工艺对组织和性能的影响。结果表明:铸锭中的少量δ铁素体在单相奥氏体区高温长时间均热后并未消除;δ铁素体的存在降低了马氏体不锈钢的高温塑性;在临界温度长时间退火后,组织为铁素体基体上弥散分布球状碳化物的索氏体及沿晶界呈断续分布的点状碳化物,随退火温度的提高,索氏体晶粒尺寸增大,碳化物选择性地在晶界粗化长大,并呈断续状点状分布;950~1100℃奥氏体化淬火后的组织为板条马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。淬火温度较低时,碳化物和残余奥氏体含量较高,淬火后马氏体硬度较低,提高淬火温度,碳化物充分溶解,奥氏体中的碳含量增加,淬火后板条马氏体硬度升高。     

奥氏体不锈钢

在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18％、Ni8％～10％、C约0．1％时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr—Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。     

309S奥氏体耐热不锈钢金相组织和表面缺陷分析

通过冶炼—轧制—退火酸洗工艺生产309S奥氏体耐热不锈钢卷板,研究其连铸板坯、轧制态以及退火态金相组织,退火态力学性能和表面缺陷.结果表明:309S奥氏体耐热不锈钢在三种状态下的组织均为奥氏体相和残留的高温铁素体相,这种高温铁素体难以通过热处理消除;轧制态和退火态金相组织中,厚度方向近表面铁素体含量少,心部铁素体含量高;高温铁索体的存在不影响产品的力学性能;通过连铸板坯的精修磨可以避免表面缺陷的产生.     

现代铁素体不锈钢发展概貌

铁素体不锈钢与铬镍奥氏体不锈钢同属于比较“古老”的不锈钢类，工业生产已有80年以上的历史。由于铁素体不锈钢化学成分和组织结构上的特点，与铬镍奥氏体不锈钢相比，既有优势，也有不足。随着人们对铁素体不锈钢的深入研究和应用实践，不锈钢生产和应用技术不断进     

稀土元素在铁素体不锈钢中的作用和应用前景

铁素体不锈钢(11%～30%Cr)的抗点蚀、抗应力腐蚀和抗高温氧化性能均优于奥氏体不锈钢。但普通铁素体不锈钢晶间腐蚀敏感性较高,塑性和韧性较低,焊接裂纹倾向较大。经分析得出,铁素体不锈钢加稀土元素可改善钢的凝固组织,影响碳、氮化物析出形态,细化晶粒,改变钢中硫化物形态和夹杂物成分,从而改善钢的横向韧性、焊接性能和疲劳性能。因此,稀土元素在铁素体不锈钢中的应用研究工作有广阔的前景。