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超低碳不锈钢焊接工艺试验
1绪论
1.1不锈钢简介
耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。
又称不锈耐酸钢。
实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。
由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。
不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。
铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,当钢中含铬量达到12%左右时,铬与腐蚀介质中的氧作用,在钢表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜),可阻止钢的基体进一步腐蚀。
除铬外,常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
不锈钢通常按基体组织分为:
1、铁素体不锈钢。
含铬12%~30%。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
2、奥氏体不锈钢。
含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好,可耐多种介质腐蚀。
3、奥氏体-铁素体双相不锈钢。
兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。
4、马氏体不锈钢。
强度高,但塑性和可焊性较差。
5、沉淀硬化型不锈钢。
具有有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。
按成分可分为Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。
1.2、不锈钢作用
自本世纪初发明不锈钢以来,不锈钢就把现代材料的形象和建筑应用中的卓越声誉集于一身,使其竞争对手羡慕不已。
不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。
不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。
由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。
含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计人员的需要。
1.3、不锈钢牌号分组
200系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢
300系列—铬-镍奥氏体不锈钢
301—延展性好,用于成型产品。
也可通过机械加工使其迅速硬化。
焊接性好。
抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
302—耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。
303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304—通用型号;即18/8不锈钢。
GB牌号为0Cr18Ni9。
309—较之304有更好的耐温性。
316—继304之後,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。
由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。
SS316则通常用于核燃料回收装置。
18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
[1]
型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。
400系列—铁素体和马氏体不锈钢
408—耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。
409—最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。
410—马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。
416—添加了硫改善了材料的加工性能。
420—“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。
也用于外科手术刀具,可以做的非常光亮。
430—铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。
良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。
440—高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。
最常见的应用例子就是“剃须刀片”。
常用型号有三种:
440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。
500系列—耐热铬合金钢。
600系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。
630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。
1.4、不锈钢为什么耐腐蚀?
所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。
不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。
可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。
如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。
不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。
在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。
原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。
这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。
这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。
而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种"钝化膜",继续起保护作用。
因此,所有的不锈钢都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。
1.5、不锈钢的类型
"不锈钢"一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。
成功的关键首先是要弄清用途,然后再确定正确的钢种。
有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的"不锈钢指南"软盘。
幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。
它们都含有17~22%的铬,较好的钢种还含有镍。
添加钼可进一步改善大气腐蚀性,特别是耐含氯化物大气的腐蚀。
经验表明,大气的腐蚀程度因地域而异。
为便于说明,建议把地域分成四类,即:
乡村,城市,工业区和沿海地区。
乡村是基本上无污染的区域。
该区人口密度低,只有无污染的工业。
城市为典型的居住、商业和轻工业区,该区内有轻度污染,例如交通污染。
工业区为重工业造成大气污染的区域。
污染可能是由于燃油所形成的气体,例如硫和氮的氧化物,或者是化工厂或加工厂释放的其它气体。
空气中悬游的颗粒,像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。
沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。
但是,海洋大气可以向内陆纵深蔓延,在海岛上更是如此,盛行风来自海洋,而且气候恶劣。
例如,英国气候条件就是如此,所以整个国家都属于沿海区域。
如果风中夹杂着海洋雾气,特别是由于蒸发造成盐沉积集聚,再加上雨水少,不经常被雨水冲刷,沿海区域的条件就更加不利。
如果还有工业污染的话,腐蚀性就更大。
美国、英国、法国、意大利、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已经确定了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。
有关内容在NiIDI出版的《建筑师便览》中作了简单介绍,该书中的表可以帮助设计人员为各种区域选择成本效益最好的不锈钢。
在进行选择时,重要的是确定是否还有当地的因素影响使用现场环境。
例如,不锈钢用在工厂烟囱的下方,用在空调排气挡板附近或废钢场附近,会存在非一般的条件。
1.6、维修及清理
和其它曝露于大气中的材料一样,不锈钢也会脏。
同时我们分析影响维修及清理成本的设计因素。
虽然雨水冲刷和人工冲洗看似完全不同,但是,在雨水冲刷,人工冲洗和已脏表面之间还存在着一种相互关系。
通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方确定了雨水冲刷的效果。
人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的右边来确定的。
结果发现,与放在有棚的地方和不被冲洗的地方的板条相比,通过雨水冲刷和人工擦洗去除表面的灰尘和淤积对表面情况有良好的作用。
而且还发现,表面加工的状况也有影响,表面平滑的板条比表面粗糙的板条效果要好。
因此洗刷的间隔时间受多种因素影响,主要的影响因素是所要求的审美标准。
虽然许多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗,但是,一般来讲,用于外部的不锈钢每年洗刷两次。
1.7、典型用途
大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。
在确定要选用的不锈钢类型时,主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。
然而,其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。
例如,工业建筑的屋顶和侧墙。
在这些应用中,物主的建造成本可能比审美更为重要,表面不很干净也可以。
干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。
但是,在乡村和城市要想在户外保持其外观,就需经常进行清洗。
在污染严重的工业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀。
但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢。
所以,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途,但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,最好采用316不锈钢.
现在,人们已充分认识到了在结构应用中使用不锈钢的优越性。
有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。
因为"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体,所以,欧洲准则中也包括了这种钢。
实际上,不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的,而且还有许多特殊形状。
最常用的产品是用薄板和带钢制成的,也用中厚板生产特殊产品,例如,生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。
而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品,包括型材、棒材、线材和铸件。
表面状态正如后面将谈到的,为了满足建筑师们美学的要求,已开发出了多种不同的商用表面加工。
例如,表面可以是高反射的或者无光泽的;可以是光面的、抛光的或压花的;可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案,以满足设计人员对外观的各种要求。
保持表面状态是容易的。
只需偶尔进行冲洗就能去除灰尘。
由于耐腐蚀性良好,也可以容易地去除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。
通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
奥氏体不锈钢(austeniticstainlesssteel)
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。
如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。
此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
以奥氏体组织为基体的一类铁–铬–镍或铁–铬–锰(氮)系不锈钢。
奥氏体是具有面心立方晶体结构的组织,纯铁只有在910~1390℃的温度区间内才以稳定的奥氏体存在。
随着合金元素的加入,奥氏体稳定存在的温度区间会发生变化。
当钢中主要合金元素铬和镍(或锰、氮)达到一定的含量并以适当的比例搭配时,钢在室温下基本保持奥氏体组织。
奥氏体不锈钢以其优良的耐蚀性,从它被发现的那天起,便受到人们的高度重视。
奥氏体不锈钢已有80多年的历史,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。
到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。
牌号主要集中于0Cr19Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14-Mo2和1Cr17Ni7等。
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。
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。
铬镍系以镍为主要奥氏体化元素,镍含量至少要在8%以上,最高可达30%。
为保证钢的不锈性和耐蚀性,铬含量一般不低于17%。
铬锰系以锰为主要奥氏体化元素,其开发的目的在于节约较为昂贵的元素镍。
但由于锰的奥氏体化能力比镍低得多(仅为镍的一半左右),而且在铬含量超过15%的钢中,仅靠加锰(即使含量再高)也不能使钢完全奥氏体化,因此该系中通常都含有足够量的氮,有不少牌号还得保留适量的镍。
这样该系实际上成为铬锰氮系或铬锰镍氮系奥氏体不锈钢。
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%)。
铬是奥氏体不锈钢中的主要合金元素,其作用是促使钢在介质中钝化并维持钝态稳定,从而保证钢优良的不锈性和耐蚀性。
特别是对于耐强氧化性介质(如高温硝酸)的腐蚀,耐氯化物溶液的点腐蚀和缝隙腐蚀,以及耐含氧化剂混合酸(如硝酸加氢氟酸,硫酸加重金属离子、湿法磷酸等)的腐蚀,高铬含量都是必不可少的。
镍是铬镍奥氏体不锈钢的另一个主要合金元素,其作用一方面是保证钢获得稳定的奥氏体组织,从而使钢具有良好的塑性、韧性(包括在低温下的塑性和韧性)和满意的强度,优良的加工性、成形性、可焊性及非磁等性能;另一方面可改善钢在耐还原性介质(如盐酸、硫酸)中腐蚀的性能,特别是能明显提高耐氯化物应力腐蚀破裂的能力。
钼的主要作用是提高钢对还原性介质(如硫酸、磷酸、尿素和一些有机酸)的耐蚀性,并改善耐氯化物点腐蚀和缝隙腐蚀的性能。
铜加入到奥氏体不锈钢中一方面可显著降低钢的冷作硬化倾向,提高冷加工成形(冷镦、深冲)性能,另一方面与钼复合加入可提高钢在硫酸等还原性介质中的耐蚀性。
硅作为合金元素可改善钢耐氯化物应力腐蚀破裂的性能,并提高钢在浓硫酸和浓硝酸中的耐蚀性。
氮作为合金元素在铬镍奥氏体不锈钢中应用日益增多,氮可明显改善钢耐点腐蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀的性能,并能提高强度,同时保持塑性、韧性不下降。
钛和铌主要是用来提高钢的耐晶间腐蚀性能。
此外,主要合金元素铬和镍含量的适当减少(分别减少到17%和7%左右)会降低奥氏体基体的稳定度,形成亚稳定奥氏体钢种。
这种钢在固溶态下呈奥氏体组织,但一经冷变形,部分奥氏体很容易转变成马氏体,马氏体量随冷变形量加大而增多,从而提高了钢的强度性能。
由于上述这些各起不同作用的合金元素的加入及其含量变化,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):
00Cr19Ni9,00Cr19Ni10。
(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。
铬镍奥氏体不锈钢的力学性能特点是:
硬度较低,强度适中,塑性、韧性优良(见表1),因而非常适应于各种机械成形和制造加工。
加之焊接性能良好:
可采用各种常用焊接方法(如钨极氩弧焊、手工焊、带极堆焊等),焊缝不会产生裂纹,焊接接头的耐蚀性和力学性能与母材相当。
所以可以很顺利地加工制造各种常用设备、装置和构件等。
表1铬镍奥氏体不锈钢的力学性能(室温,固溶态)
牌号
σ0.2/MPa
σb/MPa
δ5/%
ψ/%
HRB
大量常用牌号
220~330
520~660
45~60
55~80
80~95
00Cr19Ni10
230
570
55
72
90
0Cr18Ni11Ti
250
600
50
66
90
00Cr20Ni25Mo4.5Cu
260
610
50
65
90
镍奥氏体不锈钢的低温性能也很好,即使在液氮温度(-196℃)也不会变脆。
在较高温度下也能维持一定的强度和良好塑性。
这为其扩大使用范围提供了良好条件。
此外,该类钢在加热和冷却过程中无相变,因而无法通过热处理来强化,惟一的强化方式是冷变形。
这样其强化程度当然是很有限的,而且会伴随着塑性和韧性的损失。
铬镍奥氏体不锈钢的物理性能特点是:
导热系数低、电阻大、热膨胀系数大和无磁等。
常用物理常数列于表2。
广泛的应用,使用范围遍及国民经济各领域,除化工、石化、核能、冶金、纺织和轻工等工业部门是传统的主要用户外,在海洋开发、交通运输、商业、建筑以及日常生活等方面用量也日益增加。
当前,铬镍奥氏体不锈钢的用量约占所有不锈钢总量的70%左右。
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。
目前已经实际应用的牌号有:
(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。
性能特点和应用铬镍奥氏体不锈钢最突出的特点,是对多种腐蚀性环境特别耐腐蚀。
这与该类钢的奥氏体基体中铬、镍含量可以加到很高,并能大量溶入多种有利于改善耐蚀性的其他合金元素如钼、铜、硅和氮等密切相关。
因而无论是在氧化性、还原性或氧化还原复合性介质以及各种有机介质中,在很宽的浓度、温度范围内,耐蚀性(包括耐均匀腐蚀和局部腐蚀)均很优良。
对于耐硝酸为代表的氧化性介质(包括很多种有机酸)的均匀腐蚀,可用常见的18-8不锈钢(00Cr19Ni10、0Cr18Ni11Ti)。
如果酸的浓度、温度较高,或是耐蚀性要求更严,可采用更高铬的牌号(如00Cr25Ni20Nb等)。
对于耐硫酸、稀盐酸、甲酸、尿素等还原性介质,取决于介质浓度和温度,可依次选用含钼(00Cr17Ni14Mo2、00Cr25Ni22Mo2N)和高钼(00Cr18Ni16Mo5)和高钼含铜钢(如0Cr20Ni25Mo4.5Cu等)。
对于耐浓硫酸(浓度≥90%)和浓硝酸(浓度≥85%)。
应选用高硅牌号的不锈钢(00Cr17Ni20Si6MoCu、00Cr18Ni13Si4Nb)。
对于种类繁多的氧化还原复合性介质,则选用高铬、镍含量并用钼、铜复合合金化的牌号(00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr20Ni29Mo2Cu3Nb、00Cr20Ni18Mo6CuN等)通常可获得满意的耐蚀效果。
需要指出,对于卤族(如湿氯)和卤化物酸(盐酸、次氯酸和氢氟酸等)以及温度较高的中等浓度(50%~70%)硫酸,铬镍奥氏体不锈钢只能在有限的程度上耐蚀。
对于由氯化物溶液引起的点腐蚀和缝隙腐蚀、用高铬、钼含量特别是又添加氮的钢(如00Cr18Ni-16Mo5、00Cr20Ni25Mo6N、00Cr20Ni18Mo5CuN)能取得很好的耐蚀效果。
提高镍含量以及又加入硅的钢种(如00Cr25Ni25Si2V2Nb)具有较好的耐氯化物应力腐蚀破裂性能。
但由于镍含量必须更高(超过35‰)或者极低(≤0.1%),钢材更耐氯化物应力腐蚀破裂,这样的合金已不再属于奥氏体不锈钢(分别进入铁镍基、镍基合金或铁素体不锈钢的范围)。
因此,作为奥氏体不锈钢(镍含量为8%0~30%),其耐氯化物应力腐蚀盔一破裂的能力还显得不够。
晶间腐蚀曾经是奥氏体不锈钢应用和发展的一大障碍,目前采用先进的冶炼技术已经可以把钢中碳含量降低到0.03%乃至0.02%以下,成功地解决了敏化态(如焊后)的晶间腐蚀问题,加钛、铌等稳定化元素已经不是防止敏化态晶间腐蚀的主要手段。
为了防止在强氧化性介质
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