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鐵素體不銹鋼-靈性與美麗

發布日期:2020-06-15 作者: 點擊:

鐵素體不銹鋼-靈性與美麗


不銹鋼家族主要可以分為奧氏體不銹鋼,鐵素體不銹鋼,雙相不銹鋼,馬氏體不銹鋼(包括沉淀硬化馬氏體不銹鋼)等幾大類別。各類不銹鋼有各自不同的性能和優缺點。


如果把各類不銹鋼比作小孩,那奧氏體不銹鋼就是一個全優的好學生:聽話,懂事,各科成績都好。奧氏體不銹鋼有良好的焊接性能,廣泛的耐腐蝕耐高溫性能,優異的機械性能,有韌性,有強度,冷熱加工性能好,怎樣加工和變形基本都不會有問題…… 有那么一點點缺點就是膨脹系數稍大,導熱系數稍小。但這么好的小孩有時候總讓人覺得是不是太好了?的確,在特定的環境下:應力腐蝕環境,對絕大部分奧氏體不銹鋼都是致命的(高鎳鉻鉬的奧氏體不銹鋼應力腐蝕敏感性相對較?。?。對應力腐蝕敏感是奧氏體不銹鋼的死穴。應力腐蝕開裂是在材料沒有明顯腐蝕減薄的情況下,材料開裂破壞。導致應力腐蝕的主要因素包括介質,溫度,PH值,應力(主要是拉應力)以及時間。在這些因素的綜合作用下,奧氏體不銹鋼會開裂甚至突然脆性斷裂,從而可能造成無法及時補救的沒有預警的災難性后果。給人的直觀感覺就是莫名其妙不知所以。就好像北大學生弒母,讓人無法理解。對于這種學生,能做的就是多了解他的個性,少些長期的壓力,避免讓其在這樣的環境中學習和生活。然而,能讓奧氏體不銹鋼產生應力腐蝕的介質很多,包括各種氯化物或含氯化物和鹵族元素的溶液(包括鹽水、海水、河水、井水、高溫高壓水、水蒸汽和海洋性大氣等)、氫氧化物、硝酸和硝酸鹽、氫氟酸、氟硅酸和含氟離子的水溶液、硫化氫水溶液、硫酸,亞硫酸和聯多硫酸等,而且腐蝕介質的濃度無需很高。奧氏體不銹鋼會在氯化物濃度僅為百萬分之幾的高溫水中發生應力腐蝕。溫度和PH值有時也是在應用環境中不可避免的。而應力有來自外部的,也有材料內部在加工過程中或者不恰當的熱處理過程中產生的殘余應力。然后,一切就交給時間了,有時候應力腐蝕產生得很快有時候應力腐蝕產生得很慢。 對于這樣一個優等生,我們都希望他不要承受不住壓力而突然崩潰!


馬氏體不銹鋼(包括沉淀硬化馬氏體不銹鋼)主要的特點是有高強度高硬度還耐一定的腐蝕。主要用來做耐磨耐腐蝕的高強度軸,軸套,零部件等。如果把馬氏體不銹鋼比作小孩,那他就是一個特長生。他很倔強抗擊打,有點像小程咬金,但他的未來你看得到。你會讓他做他擅長的事情。他在社會中有他的一席之地。


雙相不銹鋼是其同時具有奧氏體和鐵素體兩種組織的一類不銹鋼。因此雙相不銹鋼既有奧氏體不銹鋼的良好焊接性能和韌性,又有鐵素體不銹鋼的耐氯化物的點腐蝕和應力腐蝕性能。兩相的結合還有高的屈服強度和硬度。如果把雙相不銹鋼比作小孩,那他似乎這也好那也好比誰都好。但實際雙相不銹鋼既有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優點,也繼承了兩者的缺點。焊接性能和韌性比奧氏體不銹鋼差點,特別是高鉻雙相不銹鋼焊接時有害相析出比鐵素體不銹鋼還快;耐點腐蝕和應力腐蝕比鐵素體不銹鋼也差點。人們利用雙相不銹鋼主要是為了對抗奧氏體不銹鋼不能對抗的應力腐蝕和點腐蝕環境。但雙相不銹鋼對應力腐蝕并不具有鐵素體不銹鋼的免疫性。特別是在酸性氯化物環境,由于兩相的電位差,在特定的環境中還會加速腐蝕。因此,雙相不銹鋼在某種程度上說,既是這也是那也是,也是這也不是那也不是。對于這樣一個小孩,有種無奈。但為了發揮其長處,我們必須小心翼翼。


長期以來,鐵素體不銹鋼在人們的眼里是一種既脆又硬,沒有韌性,焊接性能差,冷熱加工性能差,耐腐蝕性能也差的帶磁性的“不銹鐵”。 的確,由于其固有的特性,鐵素體不銹鋼有諸多性能劣勢或者說應用的約束性條件。普通鐵素體不銹鋼的性能劣勢主要表現在:室溫韌性不足,塑-脆性轉變溫度高,有些鋼種高于室溫;有475度脆性,中溫脆性,高溫脆性;晶粒容易粗化,焊接性能較差,焊接后韌性,耐腐蝕性能下降厲害等。但實際這些鐵素體不銹鋼的劣性都是可以消除和避免的。隨著人們對鐵素體不銹鋼的不斷深入了解,以及隨著冶煉和加工技術的進步,特別是爐外精煉AOD, VOD等引入后,鐵素體不銹鋼中的碳和氮能降到一個合理的含量,穩定化元素和耐腐蝕性元素的添加等使鐵素體不銹鋼的性能得到大幅度提升:韌性大大提高,脆性轉變溫度降低,深沖性能提高,焊接性能和焊后耐腐蝕性能提高。特別是冷加工后,破碎了鑄造和熱軋狀態下的粗大晶粒,再輔以正確的熱處理,就可以極大的細化鐵素體不銹鋼的晶粒,使其韌性大大提高。室溫韌性只比奧氏體不銹鋼稍差,完全滿足于冷加工等的工程應用。大部分鐵素體不銹鋼塑-脆性轉變溫度也低于室溫,某些鋼種低于零下50攝氏度。因此,鐵素體不銹鋼應該在冷軋冷拔再熱處理酸洗后使用。 如果把鐵素體不銹鋼比作小孩,那他就是一個真正有靈性的小孩,長大后能當大用可成為棟梁之才。


鐵素體不銹鋼是一個大系列,鋼種繁多,每個鋼種都有其獨特的性能,需區別對待。按鋼中鉻含量的多少進行分類,鐵素體不銹鋼可以分為低鉻型(鉻含量10-14%),中鉻型(鉻含量14-24%),和高鉻型(鉻含量大于24%)。按鐵素體不銹鋼的發展可分為前期高碳氮等含量的普通鐵素體不銹鋼,和AOD和VOD等精煉設備引入后的超低碳氮的高純高性能鐵素體不銹鋼以及鐵素體不銹鋼。按鐵素體不銹鋼的耐蝕耐溫性能可以分為耐腐蝕鐵素體不銹鋼和耐高溫鐵素體不銹鋼。


低鉻的鐵素體不銹鋼代表性的鋼種有410S,410L,405,409等。這類鋼種沒有475度脆性,對應力腐蝕不敏感,基本免疫!在石油蒸餾裝置中各部分的耐蝕性明顯優于碳鋼而與0Cr18Ni12Mo2 (316L)相當,304,316L等奧氏體不銹鋼應力腐蝕非常敏感。有時候人們拿這類低鉻鐵素體不銹鋼與奧氏體常用的304和316L鋼種相比,認為低鉻鐵素體不銹鋼耐均勻腐蝕性比304,316L差很多。但人們似乎忘了,低鉻鐵素體不銹鋼只有12%左右的鉻含量,且不含鎳;而304含少有18%的鉻和8%的鎳,更不用說316L了。 就好像拿一個小學生和一個中學生比,或者說拿一匹低等馬去比別人的中等馬是不太合適的。 況且,這個小學生能干的事,是一個中學生甚至大學生干不了的事。我們應該看到和利用其優點,而不是看到他的缺點。由于成本較低,既美觀又耐一定的腐蝕,409通常用來做汽車尾氣的排氣管。用量非常大。于是人們似乎覺得這些貼近生活的鐵素體不銹鋼只能做這些耐低腐蝕的低端活。而實際上,含鉻鉬量與304,316L相當的中鉻鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性基本可以與之匹敵了。中鉻鐵素體不銹鋼的代表鋼種有439,443,444,445J2等。439和443的耐蝕性與304基本相當,444和445J2的耐蝕性與316L基本相當。耐蝕性包括耐均勻腐蝕性,耐晶間腐蝕性,耐點腐蝕和縫隙腐蝕性以及耐應力腐蝕性。而鐵素體不銹鋼耐應力腐蝕性基本免疫,是其的優點。核電站的汽水分離再熱器和高壓加熱器使用的就是439材質的管子。 這些高溫高壓高應力環境是奧氏體不銹鋼所不能勝任的,而用鐵素體不銹鋼比用碳鋼從壽命和可靠性來說有質的區別。高鉻鐵素體不銹鋼(包括鐵素體不銹鋼)的代表鋼種有44627,44660,44735等。44627在燒堿工業中的應用效果優于純鎳,44660和44735耐氯化物點腐蝕和縫隙腐蝕優于奧氏體和雙相鋼,在海水中可以與純鈦相媲美。另外,鐵素體不銹鋼還有一些其他的獨特優點,比如鐵素體不銹鋼都有磁性,可導磁,可用于電磁感應加熱設備;熱膨脹系數小,與碳鋼相當;耐高溫鐵素體不銹鋼可以耐高溫還原性硫化物腐蝕,鐵素體不銹鋼在大于95%濃度的高溫硫酸中可以鈍化等等??傊?,鐵素體不銹鋼這個小孩,有著各種各樣的缺點。但你能從他那雙明亮的眼睛里看到靈性和希望。他調皮搗蛋不服管教,那是你不懂得他的個性和特質,方法不對。熱軋或熱加工狀態下的鐵素體不銹鋼經過冷軋等冷加工后,再輔以正確的熱處理,鐵素體不銹鋼的各種缺點都得以改善甚至消失。正如一個天賦異稟的小孩,必須經過摸爬滾打,經過生活和歲月的錘煉才能長大成才!如果一定要找出鐵素體不銹鋼應用的不足,那就是焊接!鐵素體不銹鋼焊接后,焊縫及熱影響區韌性變差,耐腐蝕性下降很多。那是因為焊縫金屬組織變成了鑄態。但好在鐵素體不銹鋼能頂得住冷變形所產生的應力而不破壞,因此鐵素體不銹鋼的連接可以少用焊接,比如換熱管與管板的連接可以使用脹接。

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