162-paper-超纯铁素体不锈钢品种及其冶炼技术的发展.docVIP

东北大学姜周024jiang_zhouhua@263.net 超纯铁素体不锈钢品种及其冶炼技术的发展 姜周华，游香米，李花兵 （东北大学 材料与冶金学院，辽宁 沈阳 110004） 摘要：系统介绍了超纯铁素体不锈钢品种的发展状况，尤其是汽车排气系统用超纯铁素体不锈钢；分析了合金元素对超纯铁素体不锈钢性能的影响；阐述了超纯铁素体不锈钢的主要精练设备和冶炼工艺反应机理，指出真空、强搅拌和喷粉是超纯铁素体不锈钢的精炼手段；最后简要综述了超纯铁素体不锈钢的应用范围。 关键词：超纯铁素体不锈钢；间隙元素；稳定化元素；汽车排气系统；SS-VOD；VOD-PB；VCR Progress in steel grades and refining processes of ultra purity ferritic stainless steels Jiang Zhouhua ，You Xiangmi ，Li Huabing (School of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110004, China) Abstract: Aiming at ultra purity ferritic stainless steels, the development of steel grades especially for automobile exhaust system is systematically introduced. The effects of alloy elements on its properties are discussed. The refining processes for ultra purity ferritic stainless steels and the working mechanism of main equipments are described, and it is pointed out that the prerequisite for refining ultra purity ferritic stainless steels is vacuum, strong stirring or powder injection. Finally the application of ultra purity ferritic stainless steels is briefly outlined. Keywords: Ultra purity ferritic stainless steel; interstitial elements; stabilizing elements; automobile exhaust system; SS-VOD; VOD-PB; VCR 0 前言 铁素体不锈钢含铬11%~30%，在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe-CrFe-Cr-Mo合金对晶间腐蚀敏感℃脆性、高温脆性以及δ相形成所引起的焊缝韧性不足，焊接裂纹倾向较大[2]。20世纪60年代的研究表明铁素体不锈钢的上述缺陷是由于间隙元素C、N造成的通过降低钢液中C、N的含量，可使铁素体不锈钢的综合性能提高。2003年全球不锈钢粗钢产量2280万吨，400系列不锈钢占约21%，中国2003年不锈钢产量约177.8万吨，400系列约为10%。不锈钢仍然以300系列奥氏体为主。然而，最近几年铁素体不锈钢的开发与应用受到国内外的广泛重视，其主要原因是：（1）由于镍资源严重短缺，镍价波动幅度大且频繁，导致300系列奥氏体不锈钢的生产成本大幅上升，而且原材料供应没有保证；（2）随着生产设备和技术进步，可以生产出性能优异的体素体不锈钢产品，替代了300系列的一些品种；（3）含镍不锈钢对人体有一定危害，如对皮肤有过敏反应等。因此，减少含镍不锈钢的在与人体接触场合的使用也是发展趋势。 1 超纯铁素体不锈钢铁素体不锈钢 (1) 图1为几种典型铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的点蚀电位与耐点蚀指数(PRE)的关系[6]。可以看出，铁素体不锈钢的耐点蚀性首先决定于钢液中的Cr和Mo，但是钢液中的稳定化元素如Ti和Nb，杂质元素如S对点蚀也有显著的影响。 碳和氮作为间隙元素，是强烈形成并稳定奥氏体，扩大Fe-Cr合金中γ区的元素。对不锈钢组织的影响是：由于碳、氮在铁素体中的溶解度很低，在高温加热后和随后的冷却过程中会有碳、氮化物沉淀析出，导致高温脆性；随碳、氮含量的增加，铁素体不锈钢的冲击韧性下降，脆性转变温度上移，钢的缺口敏感性，冷却速度效应和尺寸效应显著恶化。如果把碳、氮总量降低 表1