5、沉淀硬化不銹鋼:基體為奧氏體或馬氏體組織,沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼。
不銹鋼歷史起源畢業於英國謝菲爾德大學的著名冶金科學傢亨利·佈雷爾利(Harry Brearley)於20世紀初期發明瞭不銹鋼。不銹鋼的發明和使用,要追溯到第一次世界大戰時期。英國科學傢佈享利·佈雷爾利受英國政府軍部兵工廠委托,研究武器的改進工作。那時,士兵用的步槍槍膛極易磨損,佈雷爾利想發明一種不易磨損的合金鋼。佈雷爾利發明的不銹鋼於1916年取得英國專利權並開始大量生產,至此,從垃圾堆中偶然發現的不銹鋼便風靡全球,亨利·佈雷爾利也被譽為“不銹鋼之父”。
第一次世界大戰時,英國在戰場上的槍支,總是因槍膛磨損不堪使用而運回後方。軍工生產部門命令研制高強度耐磨合金鋼的佈利阿裡,專門研究解決槍膛的磨損問題。
佈利阿裡和其助手搜集瞭國內外生產的各種型號的鋼材,各種不同性質的合金鋼,在各種不同性質的機械上進行性能實驗,然後選擇出較為適用的鋼材制成槍枝。
一天,他們實驗瞭一種含大量鉻的國產合金鋼,經耐磨實驗後,查明這種合金並不耐磨,說明這不能制造槍支,於是,他們記錄下實驗結果,往墻角一扔瞭事。
幾個月後的一天,一位助手拿著一塊鋥光瓦亮的鋼材興沖沖跑來對佈利阿裡說:“先生,這是我在清理倉庫時發現的毛拉先生送來的合金鋼,您是否實驗一下,看它到底有什麼特殊作用!”
“好!”佈利阿裡看著光亮耀眼的鋼材,高興地說。
實驗結果證明:它是一塊不怕酸、堿、鹽的不銹鋼。
這種不銹鋼是德國的毛拉在1912年發明的,然而,毛拉卻並不知道這種不銹鋼有什麼用途。
佈利阿裡心裡盤算道:“這種不耐磨卻耐腐蝕的鋼材,不能制槍枝,是否可以做餐具呢?”
他說幹就幹,動手作制瞭不銹鋼的水果刀、叉、勺、果盤及折疊刀等。
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發展過程我國不銹鋼產業發展進步較晚,建國以來到改革開放前,我國不銹鋼的需求主要是以工業和國防尖端使用為主。改革開放後,國民經濟的快速發展,人民生活水平的顯著提高,拉動瞭不銹鋼的需求。進入上世紀90年代後,我國不銹鋼產業進入快速發展期,不銹鋼需求的增速遠高於全球水平。1990年以來,全球不銹鋼表觀消費量以年均6%的速度增長,而90年代的10年間,我國不銹鋼表觀消費量是世界年均增長率的2.9倍。進入21世紀,我國不銹鋼產業高速增長。
根據《2013-2017年中國不銹鋼行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據統計,2000年-2006年,我國不銹鋼消費量年平均增長率在21.17%以上。其中,2001年,我國不銹鋼表觀消費量達到205萬噸,超過美國成為世界第一不銹鋼消費大國。2008年,中國不銹鋼表觀消費量達到624.00萬噸,同比下降5.17%。
2011年11月份,我國不銹鋼產量增長瞭11.1%至1250萬噸。生產不銹鋼制品33.68萬噸,同比增長65.25%。其中廣東省是我國不銹鋼制品的主要生產基地,其產量達183.7萬噸,同比增長41.76%,占全國總產量的78.62%。
不銹鋼是當今世界上應用最廣泛、性能價格比最優的鋼材表面處理方法。
隨著西部大開發戰略的實施,西電東送、西氣東輸、南水北調、三峽工程、農網及城市電網二網改造等項目的深入展開,我國熱鍍鋅行業已進入新一輪的高速發展階段。
[1]我國不銹鋼行業原材料中的鉻鎳在國外是供大於求,而在我國是供不應求的狀況;不銹鋼則是產能過剩,供大於求,盈利空間波動頻繁。隨著不銹鋼行業競爭的不斷加劇,大型不銹鋼生產企業間並購整合與資本運作日趨頻繁,國內優秀的不銹鋼生產企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內優秀的不銹鋼品牌迅速崛起,逐漸成為不銹鋼行業中的翹楚!
牌號分組沉淀硬化型不銹鋼。具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核工業、航空和航天工業中應用。
按成分可分為Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)、耐熱鉻合金鋼(500系列)及析出硬化系(600系列)。
200系列:鉻-錳-鎳 奧氏體不銹鋼
300系列:鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
301:延展性好,用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不銹鋼。
302:耐腐蝕性同304,由於含碳相對要高因而強度更好。
303:通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
304:通用型號;即18/8不銹鋼。產品如:耐蝕容器、餐具、傢俱、欄桿、醫療器材。標準成分是 18 % 鉻加 8 % 鎳。為無磁性、無法借由熱處理方法來改變其金相組織結構的不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。
304 L:與 304 相同特性,但低碳故更耐蝕、易熱處理,但機械性較差 適用焊接及不易熱處理之產品。
304 N:與 304 相同特性,是一種含氮的不銹鋼,加氮是為瞭提高鋼的強度。
309:較之304有更好的耐溫性,耐溫高達980℃。
309 S:具多量鉻、鎳,故耐熱、抗氧化性佳,產品如:熱交換器、鍋爐零組件、噴射引擎。
310:高溫耐氧化性能優秀,最高使用溫度1200℃。
310 S:含最多量鉻、鎳,故耐熱、抗氧化性最佳 熱交換器、鍋爐零組件、電機設備。
316:繼304之後,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用於食品工業、鐘表飾品、制藥行業和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由於較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用於核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應用級別。
316 L:低碳故更耐蝕、易熱處理,產品如:化學加工設備、核能發電機、冷凍劑儲糟。
321:除瞭因為添加瞭鈦元素降低瞭材料焊縫銹蝕的風險之外,其他性能類似304。
347:添加安定化元素鈮,適於焊接 航空器具零件及化學設備。
400系列:鐵素體和馬氏體不銹鋼。
408:耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。
409:最廉價的型號(英美),通常用作汽車排氣管,屬鐵素體不銹鋼(鉻鋼)。
410:馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。
416:添加瞭硫改善瞭材料的加工性能。
420:“刃具級”馬氏體鋼,類似佈氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用於外科手術刀具,可以做的非常光亮。
430:鐵素體不銹鋼,裝飾用,例如用於汽車飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差。
440:高強度刃具鋼,含碳稍高,經過適當的熱處理後可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬於最硬的不銹鋼之列。最常見的應用例子就是“剃須刀片”。常用型號有 三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。
500系列:耐熱鉻合金鋼。
600系列:馬氏體沉淀硬化不銹鋼。
630:最常用的沉淀硬化不銹鋼型號,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。
生銹原因不銹鋼是靠其表面形成的一層極薄而又堅固細密的穩定的富鉻氧化膜(防護膜)。防止氧原子繼續滲入繼續氧化,而獲得抗銹蝕能力。一旦有某種原因,這種薄膜受到不斷的破壞,空氣或液體中的氧原子就會不斷地析離出來,形成疏松的氧化鐵,金屬表面也就受到不斷的銹蝕。
目前國內很多廠傢處於成本考慮,在不銹鋼中降低瞭鉻、鎳,增加瞭錳的含量。專傢認為,不銹鋼之所以能不銹,就是因為有鉻和鎳的存在,降低這兩種成分的含量會降低防銹性能。
不銹鋼材料出現生銹現象,可能有以下幾個原因:
使用環境中存在氯離子
氯離子廣泛存在,比如食鹽/汗跡/海水/海風/土壤等等。不銹鋼在氯離子存在下的環境中,腐蝕很快,甚至超過普通的低碳鋼。所以對不銹鋼的使用環境有要求,而且需要經常擦拭,除去灰塵,保持清潔幹燥。(這樣就可以給他定個“使用不當”。) 美國有一個例子:某企業用一橡木容器盛裝某含氯離子的溶液,該容器已使用近百餘年,上個世紀九十年代計劃更換,因橡木材料不夠現代,采用不銹鋼更換後16天容器因腐蝕泄漏。
沒有經過固溶處理
合金元素沒有溶入基體,致使基體組織合金含量低,抗蝕性能差。
天生的晶間腐蝕
這種不含鈦和鈮的材料有晶間腐蝕的傾向。加入鈦和鈮,再配以穩定處理,可以減少晶間腐蝕。在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼,不銹鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好,不必經過鍍色等表面處理,而發揮不銹鋼所固有的表面性能,使用於多方面的鋼鐵的一種,通常稱為不銹鋼。代表性能的有13鉻鋼,18-8鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析,因為不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜,這個膜隔離開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為瞭保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性,鋼必須含有12%以上的鉻。用於需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環境中產生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
不銹鋼用途特點
不銹鋼按照其組織結構分為奧氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、雙相不銹鋼、馬氏體型不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼。
一、奧氏體型不銹鋼
奧氏體型不銹鋼是不銹鋼中最重要的一類,其產量和用量占不銹鋼總量的70%。按照合金化方式,奧氏體型不銹鋼可分為鉻鎳鋼和鐵鉻錳鋼兩大類。前者以鎳為奧氏體化元素,是奧氏體鋼的主體;後者是以錳、氮代替昂貴的鎳的節鎳鋼種。
總體講,奧氏體鋼耐蝕性好,有良好的綜合力學性能和工藝性能,但強度、硬度偏低。
二、鐵素體型不銹鋼
鐵素體型不銹鋼含鉻11%-30%,基本不含鎳,是節鎳鋼種,在使用狀態下組織結構以鐵素體為主。
鐵素體型不銹鋼強度較高,而冷加工硬化傾向較低,耐氯化物應力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優良,但是對晶間腐蝕敏感,低溫韌性較差。
三、雙相不銹鋼
一般認為,在奧氏體基體上存在15%以上的鐵素體,或在鐵素體基體上存在15%以上的奧氏體即可稱其為奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼。
雙相不銹鋼兼有奧氏體鋼和鐵素體鋼的優點。
四、馬氏體型不銹鋼
馬氏體型不銹鋼是一類可以用熱處理的手段調整其性能的鋼,其強度、硬度較高。
五、沉淀硬化型不銹鋼
沉淀硬化型不銹鋼是通過熱處理手段使鋼中碳化物沉淀析出,從而達到提高強度目的的鋼。
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