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铁素体不锈钢的研发动向,应用领域

发布时间:2021-11-15 9:25:36

铁素体不锈钢系指含一定量的Cr、在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe-Cr或Fe-Cr-Mo合金。它在耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能方面比奥氏体不锈钢好得多,同时还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温氧化性能。铁素体不锈钢不含Ni或仅含少量Ni,因此其生产成本比奥氏体不锈钢低。

但是,普通铁素体不锈钢也存在一些严重缺点,主要是对晶间腐蚀敏感,塑性和韧性较低,延-脆性转变温度在室温以上。又由于焊接热影响区的晶粒粗化、475℃脆性、高温脆性以及δ相形成所引起的焊缝韧性不足,导致焊接开裂倾向较大。此外,铁素体不锈钢在成型过程中应变量较大时易产生表面皱折。因此长期以来,铁素体不锈钢的生产和应用一直远低于奥氏体不锈钢。

近年来,铁素体不锈钢的开发重新受到国内外的广泛重视,其主要原因是:(1)Ni资源严重短缺,Ni价格波动幅度较大,导致奥氏体不锈钢的生产成本大幅上升,而且原材料供应没有保证;(2)随着生产设备和技术进步,铁素体不锈钢的性能得到不断提升,已经出现一些可以替代奥氏体不锈钢的品种;(3)含Ni不锈钢对人体有一定危害,如会使人体皮肤发生过敏反应等。进入21世纪以来,随着可持续发展战略的提出,使新材料的开发必须以环境友好作为先决条件。而铁素体不锈钢因其不含使人体产生过敏的金属元素镍而成为较为理想的节约资源型环保材料。

铁素体不锈钢主要朝着以下几个方面发展:

提高Cr,Mo含量,以改善耐局部腐蚀性能。

超纯化。使(C+N)总量<150×10-6,还要求S<0.01%,按超纯化水平来划分,铁素体不锈钢可分为4类:普通型:(C+N)>300×10-6;低碳型:(C+N)<300×10-6;高纯型:(C+N)<200×10-6;超纯型:(C+N)<100×10-6。

用Ti、Nb稳定化。Ti、Nb能与残余碳、氮结合成碳、氮化物,起到细化晶粒的作用;同时,能抑制钢中形成铬的碳、氮化物,提高不锈钢的耐晶间腐蚀性能。

最近几年铁素体不锈钢呈现出两个研发热点:

一.抗菌铁素体不锈钢。日本Nisshia公司在含碳量很低的铁素体不锈钢中添加1.5%的Cu和0.6%的Nb,所得钢材对大肠杆菌及葡萄状球菌有杀菌作用。我国中科院金属研究所在铁素体不锈钢中加入铜,经抗菌热处理后,也得到了具有抗菌性能的不锈钢。不过,这种抗菌铁素体不锈钢要实现工业化应用还有很长的路要走。

二.含铌铁素体不锈钢。铌不仅可以提高超纯铁素体不锈钢的抗点蚀电位,还可以改善其表面质量,提高成型性、可焊性、高温强度(抗蠕变性)、耐热疲劳性、抗氧化性以及耐蚀性能。


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