不锈钢分类、制备技术及其新发展.docxVIP

不锈钢的种类、制备技术及其新发展 作 者 汪国靖 学 号 145612063 专 业 冶金工程 授课导师 吴光亮教授 中南大学资源加工与生物工程学 2015年 7 月 不锈钢的种类、制备技术及其新发展 汪国靖 （中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙，410083） 摘 要 阐明了不锈钢的分类以及不锈钢的制备技术，并对不锈钢的新型产品进行了介绍，并对不锈钢的发展和研究趋势进行了展望。 关键词 不锈钢 制备技术 研究现状 The Varieties 、Preparative Technique and Development of Stainless Steel Abstract Stated the classification and the preparative technique of stainless steel，and introduced several new products of stainless steel.The expectation of the researches on stainless steel was also given. Key words stainless steel；preparative technique；research status 不锈钢作为现代工业中一种重要的材料，已有一百多年的历史。因不锈钢具有高强度、可焊接性、抗腐蚀性、易加工性和表面具有光泽性等许多优异的特性，在宇航、化工、汽车、食品机械、医药、仪器仪表、能源等工业及建筑装饰方面得到广泛而重要的应用。 1不锈钢的分类 不锈钢按组织类别（加热到高温空冷后得到的组织）可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢。 铁素体不锈钢 铁素体不锈钢是指含Cr质量分数在11%~30%区间内的 Fe-Cr 或 Fe-Cr-Mo 合金，其使用状态下的显微组织以铁素体为主[1]，它具有较强的抗氯化物应力腐蚀能力、抗海水局部腐蚀性以及耐高温氧化性[2]，由于间隙元素 C、N的存在，会导致其韧性下降、易于发生晶间腐蚀、焊接性能和加工成形性能变差[3]。 20世纪60年代 Binder W.O.等[4]认为铁素体不锈钢对晶间腐蚀敏感程度升高、焊接性能和加工成形性能变差等缺陷是由间隙元素 C、N 含量较高导致的，可以通过在冶炼过程中尽量降低其含量来改善缺陷的发生。20世纪70年代以来，伴随着氩氧脱碳精炼炉AOD和真空脱气炉VOD等炉外二次精炼技术的发展，铁素体不锈钢中间隙元素C、N的含量得到大大降低，研制生产出了一系列超低 C、N([C+N]150×10-6)的超纯铁素体不锈钢。一方面，超纯铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，它的镍含量极少或为零，克服了镍资源供需紧张造成的价格波动甚至上涨的成本风险；另一方面，由于超纯铁素体不锈钢中的间隙元素 C、N 含量降低，具有线膨胀系数低、优异的耐高温氧化性能、无应力腐蚀断裂倾向等优点。综上所述，超纯铁素体不锈钢的成本和性能双重优势，为其应用打开了广阔的前景。 根据铁素体不锈钢自身的性能及其在不同领域的应用特点，可以将其分为五大类，具体可见表1 [5] 表1 铁素体不锈钢品种及其应用领域 分类 应用领域 常见钢种 性能要求 稳定 C，N 的合金元素 第一类 汽车排气系统用 铁素体不锈钢 409M，436,439M等 成形性、焊接性和高温抗氧化性 采用 Nb 合金化 第二类 电梯表面用铁素 体不锈钢 439 优良的耐蚀性、焊接性和成形性 采用 Ti 合金化 第三类 水处理系统用铁 素体不锈钢 444 优良的耐应力腐蚀性、耐点蚀性， 可在水处理系统氯化物环境下使用 采用 Ti 或(和)Nb 合金化 第四类 家电用铁素体不锈钢 30L 和430LNT 良好深冲性 降低 C、N 含量及添加Ti 或 Nb 等稳定化元素 第五类 建筑结构用铁素 体不锈钢 443NT 和445R 443NT 和 304 奥氏体不锈钢相同耐蚀性，445R 的耐蚀性与 316L相当 低的碳和氮含量，采用Nb、Ti 稳定化元素 奥氏体不锈钢 1897年，Berthier首先在钢中加入了铬元素，1909年Gulllet发表了关于铬-镍钢研究的论文，成为了奥氏体不锈钢发展的前驱。直到1913年，HarryBrearly实现了商业不锈钢的开发，为以后不同不锈钢的研发、突破奠定了基础[6]。 不锈钢能抵抗大气及弱腐蚀介质的腐蚀，主要是铬元素对不锈钢耐蚀性起决定性，而Cr含量必须在11~12%以上，才能在材料表面形成有效的惰性高铬氧化层，从而起到抗腐蚀作用，C含量必须控制在0.15%以下