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          各種元素對不銹鋼的性能和組織的影響和作用

          公司名:無錫鑫誠浦不銹鋼有限公司    類別:產品知識  

          鉻在不銹鋼中的決定作用:

            決定不銹鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻,每種不銹鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素,根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后,促使其內部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發展。這種變化可以從以下方面得到說明:

            1.鉻使鐵基固溶體的電極電位提高

            2.鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化

            鈍化是由于陽極反應被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現象。構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。

            碳在不銹鋼中的兩重性

            碳是工業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。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現在兩方面,一方面碳是穩定奧氏體的元素,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—系列復雜的碳化物。所以,從強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。

            認識了這一影響的規律,我們就可以從不同的使用要求出發,選擇不同含碳量的不銹鋼。

            總的來講,目前工業中獲得應用的不銹鋼的含碳量都是比較低的,大多數不銹鋼的含碳量在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%的不銹鋼僅占鋼號總數的一小部分,這是因為在大多數使用條件下,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。

            鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發揮出來的

            鎳是優良的耐腐蝕材料,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,含鎳量要達到24%;而只有含鎳27%時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不銹鋼。但是鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時,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。

            錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳

            鉻鎳奧氏體鋼的優點雖然很多,但近幾十年來由于鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強鋼的大量發展與應用,以及化學工業日益發展對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地區,因此在世界范圍內出現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域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等)中,特別是鎳的資源比較缺乏的****,廣泛地開展了節鎳和以其他元素代鎳的科學研究與生產實踐,在這方面研究和應用比較多的是以錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。

            錳對于奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些,錳的作用不在于形成奧氏體,而是在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面,錳的作用不大,如鋼中的含錳量從0到10.4%變化,也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發生明顯的改變。

            這是因為錳對提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大,形成的氧化膜的防護作用也很低,所以工業上雖有以錳合金化的奧氏體鋼(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等),但它們不能作為不銹鋼使用。錳在鋼中穩定奧氏體的作用約為鎳的二分之一,即2%的氮在鋼中的作用也是穩定奧氏體,并且作用的程度比鎳還要大。例如,欲使含18%鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織,以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼,目前已在工業中獲得應用,有的已成功地代替了經典的18-8鉻鎳不銹鋼。

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