鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的
鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體
的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達(dá)到24%;而只有含鎳27%時(shí)
才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與
鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí),含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。
基于上面的情況可知,鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組
織發(fā)生變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。
1-4. 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳
鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多,但近幾十年來由于鎳基耐熱合金與含鎳20%以下
的熱強(qiáng)鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用,以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對(duì)不銹鋼的需要量越來越大,而
鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū),因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面
的矛盾。所以在不銹鋼與許多其他合金領(lǐng)域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強(qiáng)鋼等)
中,特別是鎳 的資源比較缺乏的,廣泛地開展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)
研究與生產(chǎn)實(shí)踐,在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中
的鎳。
華源鋼業(yè)(巢湖市分公司)始終秉承“責(zé)任、誠信、創(chuàng)新、共贏”的核心價(jià)值觀,遵循“優(yōu)質(zhì)、準(zhǔn)點(diǎn)、、文明、”的方針,本著“始于用戶需求、高于用戶期望”的服務(wù)理念,為用戶提供的 310S不銹鋼管和服務(wù),幫助用戶和員工實(shí)現(xiàn)價(jià)值的同時(shí),積j i回報(bào)社會(huì),追求企業(yè)與環(huán)境和諧持續(xù)發(fā)展,助推 310S不銹鋼管行業(yè)發(fā)展,履行一個(gè)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。
鈍化是由于陽極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金
屬與合金鈍化的理論很多,主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。
1-2. 碳在不銹鋼中的兩重性
碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一,鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的
含量及其分布的形式,在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對(duì)組織的影響主
要表現(xiàn)在兩方面,一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素,并且作用的程度很大(約為鎳的
30 倍),另一方面由于碳和鉻的親和力很大,與鉻形成—系列復(fù)雜的碳化物。所以,
從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來看,碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。
認(rèn)識(shí)了這一影響的規(guī)律,我們就可以從不同的使用要求出發(fā),選擇不同含碳量的
不銹鋼。
例如工業(yè)中應(yīng)用廣泛的,也是起碼的不銹鋼——0Crl3~4Cr13 這五個(gè)鋼號(hào)的
標(biāo)準(zhǔn)含鉻量規(guī)定為12~14%,就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進(jìn)去以后才決
定的,目的即在于使碳與鉻結(jié)合成碳化鉻以后,固溶體中的含鉻量不致低于11.7%
這一限度的含鉻量。
就這五個(gè)鋼號(hào)來說由于含碳量不同,強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的,0Cr13~
2Crl3 鋼的耐腐蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3 和4Cr13 鋼,多用于制造結(jié)構(gòu)零件,后兩
個(gè)鋼號(hào)由于含碳較高而可獲得高的強(qiáng)度多用于制造 具等要求高強(qiáng)度及耐磨的
零件。又如為了克服18-8 鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕,可以將鋼的含碳量降至0.03%
以下,或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻,再如當(dāng)
高硬度與耐磨性成為主要要求時(shí),我們可以在增加鋼的含碳量的同時(shí)適當(dāng)?shù)靥岣吆t
量,做到既滿足硬度與耐磨性的要求,又兼顧—定的耐腐蝕功能,工業(yè)上用作軸承、
量具與刃具有不銹鋼9Cr18 和9Cr17MoVCo 鋼,含碳量雖高達(dá)0.85~0.95%,由于它
們的含鉻量也相應(yīng)地提高了,所以仍保證了耐腐蝕的要求。
總的來講,目前工業(yè)中獲得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的,大多數(shù)不銹鋼
的含碳量在0.1~0.4%之間,耐酸鋼則以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0.4
%的不銹鋼僅占鋼號(hào)總數(shù)的一小部分,這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)使用條件下,不銹鋼總是以
耐腐蝕為主要目的。此外,較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求,如易于焊接及
冷變形等。
硫和硒:在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中加0.2~0.4%的硫,
可提高不銹鋼的切削性能,硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能,是
因?yàn)樗鼈兘档筒讳P鋼的韌性,例如一般18-8 鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達(dá)30 公斤/厘米
2。含0.31%硫的18-8 鋼(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的沖擊值為1.8
公斤/平方厘米;含0。22%硒的18-8 鋼(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的沖擊
值為3.24 公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能,所以實(shí)際應(yīng)用它們
作為不銹鋼的合金化元素的很少。
稀土元素:稀土元素應(yīng)用于不銹鋼,目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti
鋼和Cr17Mo2Ti 鋼中加少量的稀土元素,可以鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼
坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體-鐵素體不銹鋼中加0.02~0.5%的稀土元素(鈰鑭
合金),可顯著改善鍛造性能。曾有一種含19.5%鉻、23%鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼,
由于熱加工工藝性能在過去只能生產(chǎn)鑄件,加稀土元素后則可軋制成各種型材。