鐵素體不銹鋼(ferritic stainless steel,FSS)是指在使用狀態具有完全鐵素體或以鐵素體為主體的組織,鉻含量在10.5%~32%的鐵基合金。為了賦予此類合金一些特定的性能,常加入適量的鉬、鎳、銅、鈮、鈦、鋁等元素。與奧氏體不銹鋼相比,鐵素體不銹鋼具有屈服強度高、熱導率高、熱膨脹系數低、深拉成型性能好、耐應力腐蝕破裂性優良、具有鐵磁性和成本低等特點。



 自1821年首次發(fa)現鉻對鋼的耐腐蝕性(xing)的有利(li)作(zuo)用,1912年首次進行工業化生產(chan)以來,鐵素(su)體不銹鋼的發(fa)展主要經歷了四個階段。



(1)1911-1960年是高碳鐵素體不銹鋼的發展階段。在此階段主要集中于研究鉻對耐蝕性、碳對脆性和晶間腐蝕性能的影響。受冶煉裝備和生產工藝限制,發展的第一代鐵素體不銹鋼的碳含量較高,一般在0.12%左右,在高溫時會有奧氏體相出現,冷卻到室溫時轉變為馬氏體,嚴重降低材料的塑性、韌性和晶間腐蝕性能。第一代鐵素體不銹鋼的典型鋼種10Cr17(430)現在還在大量生產和應用。



(2)1960-1980年,是低碳鐵素體不銹鋼的發展階段。人們已經認識到間隙元素碳、氮是引起鐵素體不銹鋼塑韌性不良和抗晶間腐蝕性能不足的根源,加之18-8型奧氏體不銹鋼在含氯介質中的應力腐蝕破壞事故頻發,低碳鐵素體不銹鋼得到了關注。隨著AOD和VOD等爐外精煉技術的確立,為將鐵素體不銹鋼中的碳降低到較低水平創造了基本條件。受脫碳所能達到的水平限制,第二代鐵素體不銹鋼碳含量一般在0.03%~0.08%范圍內,為降低碳、氮的有害作用,必須加入適量的鈦、鈮、鋁等穩定化元素。得益于當時汽車工業尾氣排放系統的需求,第二代鐵素體不銹鋼的低鉻型鐵素體不銹鋼06Cr11Ti(409)得到了極大發展。



(3)1980-2000年(nian),是超低碳穩定(ding)化鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)發展階段。隨著SS-VOD精煉裝備和三步法(fa)熔煉工藝(yi)的(de)確立,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)碳、氮含量可(ke)(ke)以(yi)控制在(zai)一(yi)個極(ji)低的(de)水(shui)(shui)平,中低鉻鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中碳+氮含量可(ke)(ke)以(yi)達到不(bu)(bu)超過(guo)0.015%,高(gao)(gao)鉻鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中碳+氮含量可(ke)(ke)以(yi)達到不(bu)(bu)超過(guo)0.025%,鋼(gang)(gang)(gang)中穩定(ding)化元素(su)含量降低,連鑄工藝(yi)性(xing)能(neng)(neng)、產品(pin)表面質(zhi)量和焊接性(xing)能(neng)(neng)得(de)到提高(gao)(gao)。在(zai)此基礎上(shang)(shang)發展的(de)第三代(dai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)再僅僅局限于解(jie)決(jue)韌脆(cui)轉(zhuan)變和晶間腐(fu)(fu)蝕問(wen)題,而是主要集(ji)中于高(gao)(gao)性(xing)能(neng)(neng)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)上(shang)(shang)。為了(le)解(jie)決(jue)水(shui)(shui)處理工業上(shang)(shang)應力腐(fu)(fu)蝕問(wen)題,發展了(le)應力腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)優異的(de)019Cr19Mo2NbTi(444);為了(le)解(jie)決(jue)耐海水(shui)(shui)點腐(fu)(fu)蝕和縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕問(wen)題發展了(le)022Cr27Ni2Mo4NbTi(446)、022Cr29Mo4NbTi(447)。



(4)進(jin)入21世紀后,鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)應用范圍進(jin)一步擴展,廣(guang)泛應用于廚房設備、家用電器、建筑內外裝飾(shi)、汽車運輸、熱(re)交換器、貯水器等(deng)與人們生(sheng)活(huo)密切(qie)相關的(de)(de)(de)(de)領域。各生(sheng)產(chan)(chan)廠家通過合金化和(he)控制(zhi)加(jia)工(gong)工(gong)藝,針對(dui)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)應用領域,分(fen)別發(fa)展了(le)具(ju)有(you)優異成型性能、耐大(da)氣腐蝕性能、高(gao)(gao)溫(wen)疲勞(lao)性能、冷鐓性能和(he)高(gao)(gao)表(biao)面(mian)質(zhi)量(liang)等(deng)具(ju)有(you)不(bu)同特性的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)新品種。我(wo)國(guo)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)2006-2020年(nian)(nian)期間有(you)一個(ge)飛(fei)躍式的(de)(de)(de)(de)發(fa)展,粗鋼(gang)年(nian)(nian)產(chan)(chan)量(liang)(含馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang))從(cong)2005年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)86萬噸飛(fei)速提(ti)高(gao)(gao)到2020年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)592.5萬噸;產(chan)(chan)品也從(cong)以(yi)前只能提(ti)供06Cr13A1、06Cr11Ti、10Cr17等(deng)比(bi)較(jiao)單(dan)一的(de)(de)(de)(de)牌號,發(fa)展到可以(yi)提(ti)供包含低鉻(ge)(ge)、中鉻(ge)(ge)、中高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)和(he)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)等(deng)全系列(lie)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)牌號,產(chan)(chan)品性能和(he)質(zhi)量(liang)也得到大(da)幅度提(ti)升。這(zhe)主要得益于四個(ge)因(yin)素(su):


   a. 我國經濟(ji)持續高(gao)速發展(zhan)、居民收入逐步增加,為鐵素體不(bu)銹鋼的增長奠定了市場基礎;


   b. 國(guo)際鎳價高漲,為鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)發(fa)展帶來了價格基礎(chu);


   c. 國內(nei)太鋼(gang)和寶鋼(gang)三步法不銹鋼(gang)生產(chan)線的先后建成投產(chan),為鐵素體不銹鋼(gang)的生產(chan)打下了硬件基礎;


  d. “十一五”期間國家(jia)科技支撐(cheng)計(ji)劃“低(di)鎳鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼板帶(dai)材關鍵技術(shu)開發”課題的順利執行(xing),給鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼新品種、新工藝(yi)的開發提供了技術(shu)基礎。


  在此期間,太鋼針對國外車輛用3Cr12開發了強度高、耐蝕性好、焊接性能優良的鐵素體不銹鋼T4003;針對304和316分別開發了耐應力腐蝕性能優異的鐵素體不銹鋼019Cr18Mo1Ti、019Cr19Mo2NbTi;針對海水腐蝕環境中的超級奧氏體不銹鋼和鈦開發了耐點腐蝕和縫隙腐蝕優異的超級鐵素體不銹鋼022Cr27Ni2Mo4NbTi。寶鋼針對304不(bu)銹鋼開發了鐵素體不銹鋼B443NT,針對沿海城市外裝飾環境開發出了耐大氣腐蝕性能和表面質量優異的鐵素體不銹鋼B445R。鋼鐵研究總院開發了核電站用超純高鉻鐵素體不銹鋼008Cr27Mo。太鋼聯合鋼鐵研究總院進行了適宜熱帶連續退火的430Al的開發。鋼鐵研究總院、北京科技大學、太鋼、寶鋼、一汽和中信鈮聯合開發了汽車排氣系統消音器用鐵素體不銹鋼439M等。鋼鐵研究總院開發了等徑轉角擠壓(ECAP)0Cr13鐵素體不銹鋼材料。




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