奧氏體不銹鋼由于在生產和應用方面具有突出的優越性,產量和使用范圍日益擴大,很快占據不(bu)銹(xiu)鋼的主導地位。針對不同的需求,奧氏體(ti)不銹鋼經過不斷的發展和改進,牌號越來越多,逐步形成當前較為完整的奧氏體不銹鋼品種系列(見圖2-1-1)。目前,在世界范圍內和各主要不銹鋼生產國中,奧氏體不銹鋼產量約占不銹鋼總產量的70%。

最早的奧氏體不銹鋼于1912年在德國發明,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中獲得工業應用。其主要成分為20%鉻、7%鎳,但碳含量較高,約為0.25%。其后隨著生產工藝的改進,逐漸演變成為人們所熟知的18-8型不銹鋼,即0Cr18Ni9(304不銹鋼)。受冶煉水平的限制,早期的18-8型不銹鋼中含有較高的碳,很容易與鉻形成碳化物,對耐蝕至關重要的鉻元素受到損失,降低了耐蝕性能。為了避免這種情況發生,人們開發了鈦、鈮穩定化的奧氏體不銹鋼,其中以1Cr18Ni9Ti(321)不銹鋼最有名。其原理很簡單,就是利用穩定化處理,使鈦、鈮優先與碳結合,避免了碳與鉻結合。321不銹鋼因其優良的力學性能和耐蝕性能,曾廣泛應用于飛機制造等領域。1Cr18Ni9Ti不銹鋼的出現對于解決敏化態晶間腐蝕起到了非常重要的作用,但這類鋼也有不足之處,如在進行焊接時,往往會出現一種類似刀狀的腐蝕;鋼中含有鈦、鈮貴金屬,經濟性不太好;鈦容易在鋼中形成TiN夾雜,易發生表面質量問題等。
我(wo)國(guo)(guo)從1952年(nian)開始采(cai)用蘇聯標準生產321不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,其成為我(wo)國(guo)(guo)最(zui)早研(yan)制的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼品種之一。由于(yu)受到冶金裝(zhuang)備的制約和(he)蘇聯材料體(ti)系的影響(xiang),直至20世紀90年(nian)代,1Cr18Ni9Ti不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在我(wo)國(guo)(guo)都長(chang)期(qi)占(zhan)據統治地位,約占(zhan)我(wo)國(guo)(guo)當時不(bu)(bu)銹(xiu)鋼總(zong)產量70%~75%。
隨著(zhu)20世紀(ji)60年(nian)代(dai)AOD、VOD等爐(lu)外精煉技術(shu)的出現,可將鋼(gang)中(zhong)的碳(tan)控制在0.03%以內,從(cong)而發展了超低(di)碳(tan)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang),代(dai)表(biao)牌號為00Cr19Ni10(304L)。和304比較,此(ci)鋼(gang)的碳(tan)含量(liang)進一(yi)步降低(di),同時為保證完全奧氏體組織,鋼(gang)中(zhong)鉻、鎳(nie)含量(liang)略有提(ti)高。此(ci)鋼(gang)最大的特點(dian)是(shi)耐(nai)腐蝕性(xing)能好,特別是(shi)耐(nai)晶(jing)間腐蝕性(xing)能顯著(zhu)提(ti)高。
我國也較早開始研制這類低碳、超低碳奧氏體不銹鋼鋼種,但限于當時我國的冶金工藝裝備條件只能使用電爐冶煉,對原材料要求高,產品價格貴,生產過程中將碳量降低到所要求的水平相當困難,低碳不銹鋼的推廣應用與當時的歐美先進水平存在差距。“六五”期間我國重點解決了不銹鋼的二次精煉裝備和工藝,先后在鋼廠建成多座AOD和VOD的精煉設備,實現了將碳含量降至0.03%以下且可以使用廉價的原材料。“七五”期間,我國重點解決了低碳、超低碳奧氏體不銹鋼性能水平達到國際水平的軟件技術開發。針對化工、輕工、紡織等行業,集中開發了00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2等牌號。20世紀90年代以后,我國304L不銹鋼、316L不銹鋼等低碳、超低碳奧氏體不銹鋼品種迎來了蓬勃發展,逐漸成為我國不銹鋼中的最主要鋼種。
304L不銹鋼通過降低碳含量,在顯著提升耐晶間腐蝕(shi)性能的同時,卻帶來鋼的固溶強度偏低的劣勢。
在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)對強(qiang)(qiang)度(du)、耐(nai)蝕綜(zong)合(he)性(xing)能(neng)有高(gao)要求的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用場合(he),氮(dan)(dan)(dan)(dan)合(he)金(jin)(jin)化的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)逐漸引起(qi)了(le)人們的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)視。早在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)20世(shi)(shi)紀(ji)40年代,由于(yu)當時(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中貴(gui)重(zhong)元素(su)鎳(nie)資(zi)源的(de)(de)(de)(de)(de)奇缺,促使了(le)人們對鉻(ge)鎳(nie)錳氮(dan)(dan)(dan)(dan)和鉻(ge)錳氮(dan)(dan)(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)廣(guang)泛研(yan)究(jiu),使得Cr-Mn-Ni-N不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系列即(ji)美國200系奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)誕(dan)生。鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)主要是(shi)(shi)(shi)靠(kao)錳提(ti)高(gao)其(qi)溶(rong)解(jie)度(du),含量(liang)(liang)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)0.10%~0.25%范(fan)圍內。但(dan)是(shi)(shi)(shi)受限于(yu)冶煉技術,一(yi)方(fang)面碳含量(liang)(liang)仍然很難降低(di)(di)到0.06%以下,另一(yi)方(fang)面氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)入和固溶(rong)缺乏有效(xiao)(xiao)手(shou)段,200系奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)綜(zong)合(he)性(xing)能(neng)上并沒有300系優良,因而只在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)些低(di)(di)端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)場合(he)得到了(le)應(ying)用,并且逐漸淡出了(le)研(yan)究(jiu)者們的(de)(de)(de)(de)(de)視線。到了(le)20世(shi)(shi)紀(ji)70年代,隨著AOD等爐(lu)外精煉技術的(de)(de)(de)(de)(de)發展,特別(bie)是(shi)(shi)(shi)加(jia)壓(ya)冶金(jin)(jin)技術的(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)(xian),更高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)得以研(yan)制成(cheng)(cheng)功,氮(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)越來越高(gao),給(gei)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)帶來了(le)性(xing)能(neng)上的(de)(de)(de)(de)(de)許多有益的(de)(de)(de)(de)(de)變化。具(ju)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)表現(xian)(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai):(1)氮(dan)(dan)(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)強(qiang)(qiang)效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su),1千克的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)相當于(yu)6~22千克鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)作用,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鎳(nie)當量(liang)(liang)公式中,氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)系數為(wei)18~30,表明其(qi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)能(neng)力(li)(li)非(fei)常強(qiang)(qiang)。(2)氮(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)顯(xian)著提(ti)高(gao)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi),并不(bu)(bu)(bu)降低(di)(di)材料的(de)(de)(de)(de)(de)塑韌性(xing),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,每加(jia)入0.10%的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan),其(qi)強(qiang)(qiang)度(du)提(ti)高(gao)約60~100兆帕,前提(ti)條件(jian)是(shi)(shi)(shi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)必須固溶(rong)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)。此外,氮(dan)(dan)(dan)(dan)也能(neng)提(ti)高(gao)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)抗蠕變、疲勞、磨損以及低(di)(di)溫性(xing)能(neng)。(3)氮(dan)(dan)(dan)(dan)有效(xiao)(xiao)地(di)促進了(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)點蝕、縫隙腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li),其(qi)作用是(shi)(shi)(shi)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)16~30倍,鉬的(de)(de)(de)(de)(de)5倍。同(tong)時(shi),適(shi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量(liang)(liang)也有利于(yu)提(ti)高(gao)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)間腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)。因而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)20世(shi)(shi)紀(ji)末至(zhi)21世(shi)(shi)紀(ji)初,掀起(qi)了(le)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)熱潮(chao),研(yan)發了(le)大量(liang)(liang)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料,并廣(guang)泛應(ying)用于(yu)油氣開采、礦山機械、低(di)(di)溫超導(dao)等領域。
由于大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均(jun)需(xu)要(yao)(yao)配合加(jia)壓冶(ye)煉(lian),很難滿足低(di)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求,從(cong)(cong)而在21世(shi)紀(ji)初氮(dan)(dan)(dan)(dan)合金化奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)演(yan)變(bian)成(cheng)兩(liang)個方向:(1)以(yi)追求高(gao)(gao)性能(neng)為(wei)主要(yao)(yao)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),或者(zhe)是高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),或者(zhe)是耐(nai)(nai)蝕(shi)性和力學性能(neng)兼顧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)級(ji)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。主要(yao)(yao)利(li)用氮(dan)(dan)(dan)(dan)對(dui)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力學性能(neng)和耐(nai)(nai)蝕(shi)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)貢獻,通過特(te)(te)(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶(ye)煉(lian)工藝和恰當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金設(she)計,將氮(dan)(dan)(dan)(dan)極大(da)地固溶于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中,從(cong)(cong)而研(yan)制(zhi)出(chu)力學性能(neng)和耐(nai)(nai)蝕(shi)性能(neng)均(jun)非(fei)常優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)(te)殊用途不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。此方面(mian)工作以(yi)德(de)國(guo)(guo)、保(bao)加(jia)利(li)亞、瑞士和日本(ben)(ben)為(wei)代表,材(cai)料主要(yao)(yao)用于特(te)(te)(te)殊領域(yu),如(ru)超(chao)導、國(guo)(guo)防軍工等(deng)。日本(ben)(ben)國(guo)(guo)立材(cai)料研(yan)究院(NIMS)于2000年(nian)后開(kai)(kai)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)向海洋(yang)開(kai)(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)高(gao)(gao)鉬奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)系(xi)列研(yan)究工作,氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量達1%左右。(2)以(yi)節約(yue)資源(yuan)、降低(di)成(cheng)本(ben)(ben)為(wei)主要(yao)(yao)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。此類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)利(li)用氮(dan)(dan)(dan)(dan)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,部分或全部替代貴(gui)重金屬鎳(nie),使得鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)料成(cheng)本(ben)(ben)下仍保(bao)持(chi)奧(ao)氏(shi)體(ti)組織,從(cong)(cong)而在性能(neng)上兼顧奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)(te)點和氮(dan)(dan)(dan)(dan)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用,進一步(bu)擴大(da)了(le)(le)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用。如(ru)美國(guo)(guo)在20世(shi)紀(ji)60年(nian)代后逐步(bu)開(kai)(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Nitronic合金系(xi)列,奧(ao)地利(li)伯樂(Bohler)公司生產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)無磁(ci)鉆鋌系(xi)列鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等(deng)。針對(dui)中國(guo)(guo)市場對(dui)低(di)成(cheng)本(ben)(ben)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)求,美國(guo)(guo)開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)204Cu不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),蒂森(sen)克虜伯(Thyssenkrupp)公司開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)Nirostal.4640不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),山(shan)特(te)(te)(te)維克(Sandvik)公司開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)Loniflex 不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
我國在20世紀90年代開始比較系統地開展氮在不銹鋼中應用的研究工作,主要為國防軍工等特殊性能要求的不銹鋼進行的研究。2000年后,由于國際上對高氮不銹鋼的開發熱潮及對氮的有益作用的深刻認識,國內不銹鋼行業開始重視氮在不銹鋼中的應用,并廣泛在304、316奧氏體不銹鋼中加入適當氮以提高力學性能和耐蝕性能。2004年新修訂的不銹鋼牌號標準中,增加了304N、304LN、316NG不銹(xiu)鋼、316LN不(bu)銹鋼等含氮奧氏體不銹鋼。但是當時對氮在不銹鋼中的存在形式和作用的認識還比較模糊。盡管鋼鐵研究總院、上海材料研究所等單位很早就關注氮合金化不銹鋼的學術動態,但是真正掀起全國范圍的氮合金化不銹鋼研究熱潮是在2006年于四川九寨溝召開的高氮鋼國際會議。鋼鐵研究總院在國家“973計劃”基礎研究的支持下,系統研究了1Cr22Mn16N奧氏體不銹鋼的析出相、韌脆轉變、熱加工和焊接等性能,2009年在國際上率先采用電爐+AOD+連鑄大工業流程于常壓下工業化生產出氮含量超過0.6%的高氮奧氏體不銹鋼。在“十二五”和“十三五”期間,進一步依托國家科技支撐計劃,研制出工業化產品的高氮無磁護環和無磁鉆鋌材料。與此同時,中科院金屬所研究開發了醫用無鎳BIOSSN4不銹鋼,并用于醫療器械的制造。北京科技大學、太鋼、太原科技大學等單位對Mn18Cr18N護環用鋼進行了熱加工等方面的研究。在冶煉工藝方面,鋼鐵研究總院、北京科技大學采用粉末冶金工藝進行了高氮奧氏體不銹鋼的研究。東北大學采用氮氣保護電渣重熔和加壓電渣重熔工藝進行了約1%氮含量的高氮奧氏體不銹鋼的研究。目前,越來越多的氮合金化不銹鋼開始工業生產,據不完全統計,全國每年生產的氮合金化不銹鋼多達1000萬噸以上,占不銹鋼消費量的30%以上。



至(zhi)德鋼業,我(wo)們根據您的實際需求(qiu),給出參考建議,為您提供高性價比的不銹鋼管道及配件。

