不銹鋼的分類(lèi)和雙相不銹鋼的發(fā)展簡(jiǎn)介
不銹鋼的分類(lèi)方法有很多,材料學(xué)上通常采用的是按照金相組織分為以下幾大類(lèi):
(1)鐵素體不銹鋼,金相組織以鐵素體為主,導熱性好,膨脹系數小,一般不含鎳,多用于受力不大的耐酸結構以及作為抗氧化鋼使用,但有局限性,例如厚斷面焊接困難;
(2)馬氏體不銹鋼,金相組織以馬氏體為主,這決定了其是一類(lèi)可以硬化的鋼材,但是耐蝕性有限,且成型性和可焊接性較差,一般用于蒸汽渦輪的葉片、手術(shù)刀、水輪機、泵軸等一些力學(xué)性能要求高而耐蝕性能要求低的零部件的加工;
(3)奧氏體不銹鋼,金相組織以?shī)W氏體為主,一般無(wú)磁性,由于具有比較良好的綜合性能,在市場(chǎng)上的占有率高達70%,廣泛用于各行各業(yè);
(4)雙相不銹鋼,顧名思義,其金相組織中含有鐵素體和奧氏體,且兩相比例接近1:1,同時(shí)具有兩種金相組織的優(yōu)點(diǎn),焊接性能好、塑性好、韌性高、強度大、尤其是耐蝕性能優(yōu)異,使用范圍逐漸擴大。
上世紀初,不銹鋼最早在英國批量生產(chǎn),以馬氏體類(lèi)和鐵素體類(lèi)不銹鋼為主,由于合金化程度較低、冶煉技術(shù)水平的限制導致含有較多的雜質(zhì),另外其機械加工性能和焊接性能差,阻礙其在工業(yè)上的大規模應用。隨著(zhù)冶金熱力學(xué)基本理論的深入,奧氏體不銹鋼得到了很大的發(fā)展。然而受當時(shí)冶煉技術(shù)的限制,奧氏體鋼中的含碳量還是很高,最低含碳量高達0.08%。因此,碳化物在經(jīng)過(guò)熱處理或者焊接后沿晶界析出,造成晶間腐蝕。為提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能,冶金學(xué)家和工廠(chǎng)經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗研究,于20世紀20年代末開(kāi)發(fā)出了第一代雙相不銹鋼,典型代表是AISI 329,3RE60,其含碳量很高,沒(méi)有添加N元素,焊接后常常要進(jìn)行充分的退火處理,應用范圍局限于制作棒材。雖然第一代雙相不銹鋼較好地解決了奧氏體鋼的晶間腐蝕問(wèn)題,但其焊接性能成為第一代雙相不銹鋼大規模推廣使用的障礙,隨著(zhù)冶煉技術(shù)的發(fā)展,20世紀70年代開(kāi)發(fā)出了以2205雙相不銹鋼為代表的第二代雙相不銹鋼,其機械性能和耐蝕性能比第一代雙相不銹鋼有了很大的提高,綜合使用性能很好。
上世紀80年代開(kāi)始,隨著(zhù)石油化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展,鋼材的性能與服役環(huán)境之間的矛盾越來(lái)越突出,使用鋼材的環(huán)境越來(lái)越苛刻,與此同時(shí)現有鋼材的性能卻不能滿(mǎn)足使用要求,例如80年代開(kāi)始的近深海上油氣勘探開(kāi)發(fā),由于海水中含有的氯離子濃度特別高,且海水成分復雜、富有各種微生物,因此需要耐蝕性能突出的鋼材作為平臺設備和勘探設備的加工材料,所以圍繞如何提高雙相不銹鋼的耐氯離子腐蝕性能成為關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。以超級雙相不銹鋼2507為典型代表的第三代雙相不銹鋼應運而生,這種雙相不銹鋼以高合金化、高含氮量為顯著(zhù)特點(diǎn),不僅耐應力腐蝕破裂,同時(shí)也可以應用在海水、高氯離子溶液等較苛刻的環(huán)境中。
本文標簽:雙相不銹鋼
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