奧氏體不銹鋼采用降低碳含量的方法,能克服敏化態晶間腐蝕敏感性等缺點,早已為人們所知。1932年在法國已經出現含≤0.02%C的超低碳18-8不銹鋼,但大規模工業生產,則是在40至50年代氧氣煉鋼技術的應用之后才實現。直至50年代末,世界上也只有少數特殊鋼廠能用電(弧)爐生產超低碳不銹鋼。1960年前后,美國和蘇聯分別將超低碳(美國≤0.03%C,蘇聯≤0.04%C)不銹鋼納入國家標準。我國于1964年至1965年開始用電(弧)爐工業生產超低碳(≤0.03%C)奧氏體不銹鋼。但因電爐冶煉超低碳不銹鋼的難度大、成本高等原因,仍受很大限制。60年代末爐外精煉技術的發展,如1968年美國AOD法精煉爐的首次投產,為70年代超低碳不銹鋼的大規模生產和廣泛應用開辟了嶄新的道路。


  我國(guo)在80年代,由于(yu)爐外精煉設備的(de)普及(ji),超低碳(tan)(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)已(yi)進入了大量(liang)推廣應用的(de)新時期(qi)。從(cong)而(er)為采(cai)用低碳(tan)(tan)和(he)超低碳(tan)(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)取代已(yi)過時的(de)1Cr18Ni9Ti等含鈦(tai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)奠定了物質技術基(ji)礎(chu)。


  眾(zhong)所(suo)周(zhou)知,降低碳含(han)量至碳在敏化(hua)(hua)溫度范圍(wei)奧氏(shi)體中的固(gu)溶極(ji)限以下,便可(ke)消除(chu)敏化(hua)(hua)態晶間腐蝕的傾向。但是,碳的固(gu)溶度及碳化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)(chu)動(dong)力(li)學(xue),受鋼種化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)及加(jia)熱過(guo)程等多方(fang)面因(yin)素影響。實(shi)用上(shang)確定允許最(zui)高碳含(han)量更為重要。如隨著鎳(nie)(nie)、硅等元素含(han)量的增加(jia),降低了碳的固(gu)溶度,促進(jin)了碳化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)(chu)。故需要將(jiang)碳含(han)量控制(zhi)在更低范圍(wei)內。奧氏(shi)體不(bu)銹鋼中鉻和(he)鎳(nie)(nie)的含(han)量配比對不(bu)產生晶間腐蝕的臨界碳含(han)量的影響示于(yu)圖1-2-3上(shang)。


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  避免出現晶間腐蝕的臨界碳含量不是絕對的,而是相對于具體鋼種成分、介質條件、敏化溫度和加熱時間等因素。通過實驗可以測定具體鋼種的溫度、時間和敏化(晶間腐蝕)關系曲線,即所謂TTS曲線是十分有用的如圖1-2-4所示。可以根據實際需要,合理選擇與控制碳含量的級別和加工、焊接等工藝過程。例如,對18-8(非穩定化)不銹鋼嚴格來說,一般碳含量≤0.015%時才能消除晶間腐蝕敏感性。但對只經受短時間焊接受熱的鋼材而言,選用標準超低碳含量(≤0.03%),焊后也不進行熱處理,基本上可以避免第一、二代不銹鋼焊后出現的熱影響區和刀口腐蝕等缺點。實際上,對于不苛刻的受熱和腐蝕條件,采用低碳型(但應控制碳小于0.05%以下)的鋼并非不可;對于苛刻條件或要求更高的情況,最好將碳含量控制在≤0.02%C以下。總之,對于產生晶間腐蝕的強腐蝕環境中使用,一般應選用超低碳奧氏體不銹鋼。最有代表性和通用性的鋼種,就是我國GB 00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2(相當美國AISI 304L不(bu)銹鋼316L不銹鋼)。也是第三代不銹鋼的典型代表。


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