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黃石不銹鋼的性能與組織及各元素的作用 不銹鋼的性能與組織 目前已知的化學元素有100多種，在工業(yè)中常用的黃石鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現(xiàn)象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說，常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響 的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學元素周期表中位于過渡族的元素。 實際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的，當幾種元素共存于不銹鋼這一個統(tǒng)一體中時，它們的影響要比單獨存在時復(fù)雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此黃石不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。

黃石00Cr25Ni20（Nb）系含有較高Cr，Ni的奧氏體耐硝酸不銹鋼。由于碳含量低（≤0.02%），有時還含有穩(wěn)定化元素Nb，因而耐晶間腐蝕性能較好， 焊后沒有焊接務(wù)化傾向。由于鎳含量較高，因此耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能也優(yōu)于一般的18-8不銹鋼。 黃石00Cr25Ni22Mo2N鋼主要用于尿素生產(chǎn)中汽提塔的結(jié)構(gòu)材料。由于鋼中含氮，不僅使鋼的耐孔蝕性能提高，且可使鋼具有更高的強度和更穩(wěn)定的純奧氏體組織。研究和實際使用均表明，此鋼耐尿素腐蝕的性能遠遠優(yōu)于黃石00Cr17Ni14Mo2（316L），也優(yōu)于00Cr18Mn14Mo2N（A4），是近10多年來。在尿素生產(chǎn)中發(fā)展與應(yīng)用的較新鋼種，國外70年代開始用于尿素汽提塔，國內(nèi)大化肥引進設(shè)備上也已普通采用。此鋼還可用于醋酸、硫酸生產(chǎn)中制造熱交換器和容器、管道等。

黃石0Cr20Ni29Mo3Cu4Nb鋼熱加工和冷加工工藝性能良好。鍛造、熱軋、鐓粗和鉚接等都很容易進行。加熱爐氣氛應(yīng)控制為弱氧化性，以防止工件增碳。由于鋼中銅含量較高，熱加工溫度不宜過高，應(yīng)控制在1100℃以下，停鍛（軋）溫度不低于850℃。冷加工性能與黃石00Cr17Ni14Mo2等常用含鉬奧氏體不銹鋼相近，但是變形抗力稍大，加工硬化傾向也稍強，因此完成相同變形量時消耗的能量也要多一些，中間軟化退火次數(shù)也要適當增加。 該鋼種正常的熱處理制度為1050-1100℃水冷固溶處理。加熱爐氣氛要控制為弱氧化性。已經(jīng)固溶處理之后的材料要避免在敏化溫度區(qū)間內(nèi)（500-900℃）長時間加熱，因為這會導(dǎo)致鉻的碳化物沿晶界析出，使耐蝕性下降。如遇這種情況，應(yīng)再度進行固溶處理。 該鋼種可焊性良好，選用相匹配的焊接材料進行手工電弧焊或氬弧焊，不會產(chǎn)生熱裂紋。焊前無須預(yù)熱，焊后也不用熱處理。焊接接頭的耐蝕性和力學性能與母材相當。的焊接材料為黃石00Cr25Ni40Mo5Cu2，或采用鎳基材料00Cr19Ni60Mo17進行焊接。焊接操作中應(yīng)選用較低的熱輸入（不大于1×104J/cm）和較低的層間溫度（不大于120℃）。

黃石不銹鋼的發(fā)展和現(xiàn)狀 我國用電弧爐大量生產(chǎn)不銹鋼系在1949年以后，早期先生產(chǎn)Cr13型馬氏體不銹鋼，掌握生產(chǎn)技術(shù)后，大量生產(chǎn)黃石18-8型Cr-Ni奧氏體鋼，例如1Cr18Ni9Ti，則始于1952年。隨后，為適應(yīng)國內(nèi)化學工業(yè)發(fā)展的需要，又開始生產(chǎn)含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。為了節(jié)約貴重元素鎳，自1959年起開始仿制以MnN代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N1958年向AISI 204鋼中加入Mo2%-3%，研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo)用于全循環(huán)法尿素生產(chǎn)裝置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初，開始工業(yè)試制黃石1Cr17Ti，1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等無鎳鐵素體不銹鋼，并開始研究耐發(fā)煙硝酸腐蝕的高硅不銹鋼1Cr17Ni14Si4ALTi（相當于蘇聯(lián)牌號ЭИ654），此鋼種實際上是一種α+γ雙相不銹鋼。60年代開始，由于國內(nèi)化工、航天、航空、原子能等工業(yè)發(fā)展的需要以及采用電爐氧氣煉鋼技術(shù)，一大批新鋼種，如17-4PH，17-7PH，PH15-7Mo等沉淀硬化不銹鋼，含C≤0.03%的超低碳不銹鋼00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及無Ni的Cr-Mn-N不銹鋼1Cr18Mn14Mo2N(A4)相繼研制成功并投入了生產(chǎn)。70年代起，為解決化工、原子能工業(yè)中所出現(xiàn)的18-8型Cr-Ni鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕問題，一些α+γCr-Ni雙相不銹鋼相繼研制完成并正式生產(chǎn)和應(yīng)用，主要鋼號有1Cr21Ni5Ti，00Cr26Ni6Ti，00Cr26Ni7Mo2Ti，00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是為了解決瑞典牌號3RE60焊后易出現(xiàn)單相鐵素體組織，導(dǎo)致耐蝕性和韌性下降而發(fā)展的含N、Nb的α+γ雙相不銹鋼。到80年代，為解決氯化物的點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕破壞又研制和仿制了含N的第二代α+γ雙相不銹鋼，如00Cr22Ni5Mo2N00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等，不僅使我國的雙相不銹鋼形成了系列，而且還深入研究了它們的組織和性能以及N在雙相不銹鋼中的作用機制。