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(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼相比,鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)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(shou)次(ci)發(fa)(fa)現鉻(ge)對鋼(gang)的(de)耐腐蝕(shi)性的(de)有利(li)作用,1912年首(shou)次(ci)進(jin)行工業化生產以(yi)來,鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的(de)發(fa)(fa)展主要經歷了四個(ge)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,是(shi)超低(di)碳穩定(ding)(ding)化(hua)(hua)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)發(fa)展階段。隨(sui)著SS-VOD精煉裝(zhuang)備和三步法熔煉工藝(yi)的(de)確(que)立,鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)碳、氮(dan)含量可(ke)以控制在一個極低(di)的(de)水平,中(zhong)(zhong)低(di)鉻鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳+氮(dan)含量可(ke)以達(da)到(dao)(dao)不(bu)(bu)超過0.015%,高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳+氮(dan)含量可(ke)以達(da)到(dao)(dao)不(bu)(bu)超過0.025%,鋼(gang)中(zhong)(zhong)穩定(ding)(ding)化(hua)(hua)元(yuan)素含量降低(di),連鑄工藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)、產(chan)品表面(mian)質量和焊接性(xing)(xing)能(neng)得(de)到(dao)(dao)提(ti)高(gao)。在此基礎上(shang)發(fa)展的(de)第三代(dai)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)(bu)再僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)局限(xian)于解(jie)(jie)決韌脆轉變和晶間腐(fu)蝕(shi)問題,而是(shi)主要集中(zhong)(zhong)于高(gao)性(xing)(xing)能(neng)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)上(shang)。為了解(jie)(jie)決水處(chu)理工業上(shang)應力腐(fu)蝕(shi)問題,發(fa)展了應力腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)優異的(de)019Cr19Mo2NbTi(444);為了解(jie)(jie)決耐海水點腐(fu)蝕(shi)和縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)問題發(fa)展了022Cr27Ni2Mo4NbTi(446)、022Cr29Mo4NbTi(447)。



(4)進(jin)入21世(shi)紀后,鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)應用范圍進(jin)一步擴展,廣泛(fan)應用于(yu)(yu)廚房設(she)備、家用電器、建筑(zhu)內外(wai)裝飾、汽車運輸、熱交換器、貯水器等與(yu)人們生活密(mi)切相關的(de)(de)領(ling)域(yu)。各生產(chan)(chan)廠(chang)家通過合(he)金化和(he)控制加工工藝,針對不同(tong)的(de)(de)應用領(ling)域(yu),分別發展了(le)具有優異成型性(xing)能(neng)、耐(nai)大氣腐蝕性(xing)能(neng)、高溫(wen)疲勞(lao)性(xing)能(neng)、冷鐓性(xing)能(neng)和(he)高表面質量(liang)等具有不同(tong)特性(xing)的(de)(de)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)新品種。我國的(de)(de)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在2006-2020年期間有一個(ge)飛躍式的(de)(de)發展,粗(cu)鋼(gang)(gang)年產(chan)(chan)量(liang)(含(han)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang))從(cong)2005年的(de)(de)86萬噸(dun)飛速(su)提高到2020年的(de)(de)592.5萬噸(dun);產(chan)(chan)品也從(cong)以前只能(neng)提供06Cr13A1、06Cr11Ti、10Cr17等比較單(dan)一的(de)(de)牌號,發展到可以提供包含(han)低鉻、中鉻、中高鉻和(he)高鉻等全系(xi)列的(de)(de)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)牌號,產(chan)(chan)品性(xing)能(neng)和(he)質量(liang)也得到大幅(fu)度提升。這主(zhu)要得益于(yu)(yu)四個(ge)因素:


   a. 我(wo)國經濟持(chi)續高(gao)速發展(zhan)、居民收入(ru)逐步增加(jia),為鐵素體不銹鋼的增長奠定了市場基礎(chu);


   b. 國際鎳價高漲,為鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)發展帶來了價格(ge)基礎;


   c. 國(guo)內太鋼和寶鋼三(san)步法不(bu)銹(xiu)鋼生產(chan)線的先后建成投產(chan),為鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的生產(chan)打下了硬件基(ji)礎;


  d. “十一(yi)五(wu)”期間國家科(ke)技(ji)(ji)支撐計劃“低鎳鐵素體不銹鋼板帶材關鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)開發”課題的順利執行,給鐵素體不銹鋼新(xin)品種、新(xin)工藝(yi)的開發提供了技(ji)(ji)術(shu)(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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