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,很快占據不銹鋼的主導地位。針對不同的需求,奧氏(shi)體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(xiu)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)(wo)國(guo)(guo)從1952年開始采用蘇(su)聯標準(zhun)生產321不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,其成為我(wo)(wo)國(guo)(guo)最早研制(zhi)的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼品種(zhong)之一(yi)。由于受到冶(ye)金裝備的(de)制(zhi)約和蘇(su)聯材料體系的(de)影(ying)響(xiang),直(zhi)至(zhi)20世紀90年代,1Cr18Ni9Ti不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在我(wo)(wo)國(guo)(guo)都長(chang)期占據統(tong)治地位,約占我(wo)(wo)國(guo)(guo)當時不(bu)(bu)銹(xiu)鋼總(zong)產量70%~75%。
隨著20世紀60年代(dai)AOD、VOD等爐外精煉(lian)技術的出現(xian),可將(jiang)鋼(gang)中(zhong)的碳(tan)控制在0.03%以內,從而(er)發(fa)展(zhan)了(le)超低碳(tan)奧氏體不(bu)銹鋼(gang),代(dai)表牌(pai)號為00Cr19Ni10(304L)。和304比較,此鋼(gang)的碳(tan)含(han)量(liang)進一(yi)步降低,同時為保證完全奧氏體組(zu)織,鋼(gang)中(zhong)鉻、鎳(nie)含(han)量(liang)略有提(ti)高。此鋼(gang)最大的特(te)點是(shi)耐腐(fu)蝕(shi)性能好,特(te)別(bie)是(shi)耐晶間腐(fu)蝕(shi)性能顯著提(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(bu)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(fu)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)對強度(du)、耐(nai)蝕(shi)綜(zong)合(he)性(xing)能有(you)高要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用場(chang)合(he),氮合(he)金化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)逐漸引起了(le)(le)人們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重視。早在(zai)(zai)(zai)(zai)20世紀(ji)(ji)40年代,由于當(dang)時不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中貴重元素鎳(nie)資源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇(qi)缺(que),促(cu)使了(le)(le)人們(men)(men)對鉻(ge)(ge)鎳(nie)錳氮和(he)鉻(ge)(ge)錳氮奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣泛研(yan)究(jiu),使得(de)(de)(de)Cr-Mn-Ni-N不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系(xi)列即美國200系(xi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)誕生。鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮主要是靠(kao)錳提(ti)高其(qi)溶解(jie)度(du),含(han)(han)量(liang)在(zai)(zai)(zai)(zai)0.10%~0.25%范圍內。但(dan)是受限于冶煉(lian)技術,一方面(mian)碳(tan)含(han)(han)量(liang)仍(reng)然(ran)很難降低到(dao)0.06%以(yi)下,另一方面(mian)氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)入(ru)和(he)固溶缺(que)乏有(you)效(xiao)手(shou)段,200系(xi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)綜(zong)合(he)性(xing)能上(shang)并(bing)(bing)沒有(you)300系(xi)優良,因而只在(zai)(zai)(zai)(zai)一些低端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)場(chang)合(he)得(de)(de)(de)到(dao)了(le)(le)應(ying)用,并(bing)(bing)且逐漸淡出了(le)(le)研(yan)究(jiu)者(zhe)們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)視線。到(dao)了(le)(le)20世紀(ji)(ji)70年代,隨著AOD等爐外精煉(lian)技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展,特別是加(jia)壓冶金技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現,更高氮含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)得(de)(de)(de)以(yi)研(yan)制(zhi)成(cheng)功,氮在(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)越來越高,給奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)帶來了(le)(le)性(xing)能上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)許(xu)多有(you)益的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)。具體表(biao)現在(zai)(zai)(zai)(zai):(1)氮是強效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體形成(cheng)元素,1千(qian)克的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮相當(dang)于6~22千(qian)克鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用,在(zai)(zai)(zai)(zai)鎳(nie)當(dang)量(liang)公式中,氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)數(shu)為18~30,表(biao)明(ming)其(qi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體形成(cheng)能力非常強。(2)氮在(zai)(zai)(zai)(zai)顯著提(ti)高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)時,并(bing)(bing)不(bu)降低材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑韌(ren)性(xing),在(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,每加(jia)入(ru)0.10%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮,其(qi)強度(du)提(ti)高約60~100兆帕,前(qian)提(ti)條件是氮必須固溶存在(zai)(zai)(zai)(zai)。此外,氮也能提(ti)高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗蠕變、疲勞、磨損以(yi)及低溫(wen)性(xing)能。(3)氮有(you)效(xiao)地促(cu)進了(le)(le)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)點蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力,其(qi)作用是鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)16~30倍,鉬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)5倍。同(tong)(tong)時,適量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮含(han)(han)量(liang)也有(you)利于提(ti)高奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力。因而在(zai)(zai)(zai)(zai)20世紀(ji)(ji)末至21世紀(ji)(ji)初,掀(xian)起了(le)(le)高氮不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱潮(chao),研(yan)發了(le)(le)大(da)量(liang)高氮奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao),并(bing)(bing)廣泛應(ying)用于油氣開采、礦山機械、低溫(wen)超(chao)導等領域。
由(you)于(yu)(yu)大量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均(jun)需要(yao)配合(he)加壓冶煉,很難滿足低(di)(di)成本(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,從(cong)(cong)而(er)在(zai)(zai)21世紀初氮(dan)合(he)金(jin)(jin)化奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研發(fa)(fa)演變成兩個方向:(1)以(yi)追求高(gao)(gao)性(xing)能(neng)為主要(yao)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de),或(huo)者是高(gao)(gao)強高(gao)(gao)韌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),或(huo)者是耐蝕(shi)性(xing)和力學性(xing)能(neng)兼(jian)顧(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超級奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。主要(yao)利(li)(li)用(yong)氮(dan)對不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力學性(xing)能(neng)和耐蝕(shi)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貢(gong)獻(xian),通(tong)過特(te)(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶煉工(gong)(gong)(gong)藝和恰當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)設(she)計,將(jiang)氮(dan)極大地固溶于(yu)(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong),從(cong)(cong)而(er)研制出(chu)力學性(xing)能(neng)和耐蝕(shi)性(xing)能(neng)均(jun)非(fei)常優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)殊用(yong)途不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。此方面工(gong)(gong)(gong)作(zuo)以(yi)德國(guo)、保加利(li)(li)亞、瑞士(shi)和日(ri)本(ben)為代表,材料主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)特(te)(te)殊領(ling)域,如超導、國(guo)防(fang)軍工(gong)(gong)(gong)等。日(ri)本(ben)國(guo)立材料研究(jiu)院(NIMS)于(yu)(yu)2000年(nian)后開(kai)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)面向海洋開(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)高(gao)(gao)鉬奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)系(xi)列(lie)研究(jiu)工(gong)(gong)(gong)作(zuo),氮(dan)含量達(da)1%左右(you)。(2)以(yi)節約資源、降(jiang)低(di)(di)成本(ben)為主要(yao)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟(ji)型不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。此類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)利(li)(li)用(yong)氮(dan)對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,部分或(huo)全(quan)部替代貴重(zhong)金(jin)(jin)屬鎳,使得鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)較低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料成本(ben)下仍保持奧(ao)氏體(ti)組織,從(cong)(cong)而(er)在(zai)(zai)性(xing)能(neng)上(shang)兼(jian)顧(gu)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)點和氮(dan)對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),進一步擴大了(le)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)。如美國(guo)在(zai)(zai)20世紀60年(nian)代后逐(zhu)步開(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Nitronic合(he)金(jin)(jin)系(xi)列(lie),奧(ao)地利(li)(li)伯樂(Bohler)公(gong)司生產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無磁鉆(zhan)鋌系(xi)列(lie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等。針對中(zhong)國(guo)市(shi)場(chang)對低(di)(di)成本(ben)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)需求,美國(guo)開(kai)發(fa)(fa)了(le)204Cu不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),蒂(di)森克虜伯(Thyssenkrupp)公(gong)司開(kai)發(fa)(fa)了(le)Nirostal.4640不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),山特(te)(te)維(wei)克(Sandvik)公(gong)司開(kai)發(fa)(fa)了(le)Loniflex 不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(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不銹鋼(gang)、316LN不銹(xiu)鋼(gang)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。



至德鋼業,我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(dao)及配件。

