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不锈钢的发展和现状 我国用电弧炉大量生产不锈钢系在1949年以后,早期先生产Cr13型马氏体不锈钢,掌握生产技术后,大量生产18-8型Cr-Ni奥氏体钢,例如1Cr18Ni9Ti,则始于1952年。随后,为适应国内化学工业发展的需要,又开始生产含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。为了节约贵重元素镍,自1959年起开始仿制以Mn,N代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N,1958年向AISI 204钢中加入Mo2%-3%,研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo),用于全循环法尿素生产装置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初,开始工业试制1Cr17Ti,1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等无镍铁素体不锈钢,并开始研究耐发烟硝酸腐蚀的高硅不锈钢1Cr17Ni14Si4ALTi(相当于苏联牌号ЭИ654),此钢种实际上是一种α+γ双相不锈钢。60年代开始,由于国内化工、航天、航空、原子能等工业发展的需要以及采用电炉氧气炼钢技术,一大批新钢种,如17-4PH,17-7PH,PH15-7Mo等沉淀硬化不锈钢,含C≤0.03%的超低碳不锈钢00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及无Ni的Cr-Mn-N不锈钢1Cr18Mn14Mo2N(A4)相继研制成功并投入了生产。70年代起,为解决化工、原子能工业中所出现的18-8型Cr-Ni钢的氯化物应力腐蚀问题,一些α+γCr-Ni双相不锈钢相继研制完成并正式生产和应用,主要钢号有1Cr21Ni5Ti,00Cr26Ni6Ti,00Cr26Ni7Mo2Ti,00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是为了解决瑞典牌号3RE60焊后易出现单相铁素体组织,导致耐蚀性和韧性下降而发展的含N、Nb的α+γ双相不锈钢。到80年代,为解决氯化物的点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀破坏又研制和仿制了含N的第二代α+γ双相不锈钢,如00Cr22Ni5Mo2N,00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等,不仅使我国的双相不锈钢形成了系列,而且还深入研究了它们的组织和性能以及N在双相不锈钢中的作用机制。
00Cr20Ni18Mo6CuN不锈钢是一种碳含量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢。此钢的突出特点是在氯化物环境中具有优异的耐蚀性,包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能。同时在很多还原性酸介质中耐蚀性也很好。另外,该钢中由于氮含量很高,因而具有比常用奥氏体不锈钢更高的强度。该钢种主要用于海水设备,纸浆和造纸工业中的漂白装置设备,气体清洗系统的结构件(如纸浆和冶金工业以及电站中)和处理与输送含卤族化合物介质的容器和管线,以及炼油装置等。 00Cr27Ni31Mo3Cu是近乎铁镍基合金的高铬奥氏体不锈钢,其 特点是在多种强腐蚀性环境中耐蚀性非常出色。在各种腐蚀性非常苛刻的化工介质,比如湿法磷酸中,在海水以及近海油气生产环境中,耐一般腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的性能都很好。因而该钢种通用性很好,主要用于工业磷酸和磷肥的生产设备、海水热交换器及有关装置,以及有机酸(如醋酸)和氟化物的生产设备等。
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高硅含量使00Cr18Ni15Si4钢对浓硝酸和含氧化剂的硝酸有非常出色的耐蚀性。而且硝酸浓度愈高(尤其是超过80%以后),其他不锈钢越不耐蚀时,该钢种越显示出极低的腐蚀率。图4-15是在沸腾浓硝酸中该钢种与0Cr18Ni9钢耐蚀性的对比。浓度超过90%的沸腾硝酸中,00Cr18Ni15Si4钢的腐蚀率低于0.02mm/a,而0Cr18Ni9钢的腐蚀率则在1.5mm/a以上。 该钢种由于碳含量极低,即使在敏化状态下耐晶间腐蚀性能也很好。休氏法晶间腐蚀实验(65%HNO3,沸腾,10×48h)的腐蚀率仅为0.6g/(m2.h)。 00Cr18Ni15Si4钢可进行锻造和热轧。热加工加热温度为1080-1140℃(钢锭加热控制在1120℃以下),停锻温度为900℃。加热炉气氛要保持为弱氧化性,以防止锻件增碳。工件加热要均匀、烧透,避免火焰直接喷射和局部过热,由于再结晶速度较慢(特别是当温度较低时),要注意及时回炉加热。 冷加工成形也容易进行,但由于加工硬化较快及变形量较大时容易变脆,要及时进行中间软化退火。冷弯时弯曲半径不宜太小。 该钢种正确的热处理制度为1100-1140℃加热后水冷(固溶处理),加热炉气氛应为弱氧化性。热加工、冷加工和焊后都要进行固溶处理。要注意固溶处理温度不能过低,否则耐蚀性和力学性能(塑性和韧性)都会受影响。在敏化温度区间(500-950℃)不宜较长时间受热或缓慢冷却通过。 该钢种可使用包剂焊条进行手工电弧焊或惰性气体保护焊。但应采用和低热输入、低电流和小直径焊条,层间温度也应较低。焊接材料成分应与母材基本相同,焊缝中的δ-铁素体量不得超过10%。