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。
我國在(zai)80年代,由于爐外精煉設備的(de)普(pu)及,超(chao)低碳不銹(xiu)鋼(gang)已(yi)進入了(le)大量推廣應用的(de)新時期(qi)。從(cong)而為采用低碳和超(chao)低碳不銹(xiu)鋼(gang)取代已(yi)過時的(de)1Cr18Ni9Ti等含鈦不銹(xiu)鋼(gang)奠定了(le)物質技術(shu)基(ji)礎。
眾所周知(zhi),降低碳(tan)(tan)含(han)量(liang)至碳(tan)(tan)在敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)范圍奧氏體中的(de)(de)(de)固溶(rong)(rong)極限以下,便可消除(chu)敏(min)化(hua)態晶間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)傾(qing)向。但是(shi),碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)固溶(rong)(rong)度(du)及碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)析出動力(li)學,受(shou)鋼(gang)種化(hua)學成分(fen)及加熱過(guo)程等(deng)(deng)多(duo)方面因素影響。實用上確定允許最高碳(tan)(tan)含(han)量(liang)更為重要。如隨(sui)著鎳(nie)、硅等(deng)(deng)元素含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加,降低了(le)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)固溶(rong)(rong)度(du),促(cu)進(jin)了(le)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)析出。故需要將碳(tan)(tan)含(han)量(liang)控制(zhi)在更低范圍內。奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)中鉻和鎳(nie)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)配比對不(bu)(bu)產生晶間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)臨界碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)影響示于圖(tu)1-2-3上。
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不銹鋼和316L不銹鋼)。也是第三代不銹鋼的典型代表。