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现已研究确定,导致铁素体青海西宁不锈钢475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一种富铬相,含铬量可高达61%-83%,含铁量为37%-17.5% 。尺寸为10-20nm左右。此相具有体心立方结构且无磁性,晶格常数为0.2877nm,介于铁与铬的晶格常数之间。 б相:铁素体青海西宁不锈钢在500-925℃温度范围内加热或停留时,同样会使钢产生严重脆化。研究表明,此种脆化的原因是由于б相的析出。从图3-1的Fe-Cr二元相图中可以看出,Fe-Cr合金中有б相的存在,而且б相的铬量范围在42%-50%;α+б相区的铬量≥20% ,其存在温度为500-800℃。由于б相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起青海西宁钢的韧性下降。由于б相富铬,它们的析出又常常引起铬变化而使钢的耐蚀性下降。连续成网状的б相较岛状者更为有害。
70年代以来,我国不锈钢材料研究工作的其它重要进展有:研制了青海西宁高强度和超高强度的青海西宁马氏体时效不锈钢并投入工业试制与应用;采用真空感应炉、真空电子束炉和真空自耗炉冶炼并批量生产了C+N≤150-250ppm的高纯铁素体青海西宁不锈钢00Cr18Mo2、00Cr26Mo1和00Cr30Mo2;含Mo量≥4.5%的高Mo和高Mo含N的Cr-Ni奥氏体不锈钢,例如研制成功00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr18Ni18Mo5(N)、00Cr25Ni25Mo5N等并在化工、石化和海洋开发中获得了应用;在解决浓硝酸腐蚀和固溶态晶间腐蚀方面,研制了00Cr25Ni20Nb和几种超低碳高硅不锈钢,80年代以来,超低碳并对钢中磷含量和α相量严加控制的尿素级青海西宁不锈钢00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N两种牌号研制完成,它们的板、管、棒材、锻件以及焊接材料均在大中型尿素工业中得到了应用,取得了满意的结果;由于一些特殊钢厂陆续建成冶炼不锈钢的炉外精炼设备,例如AOD(氩氧精炼炉)、VOD(真空氧精炼炉)等并已投产,我国不锈钢的冶炼技术上了一个新台阶。它不仅使低碳、超低碳不锈钢的生产变得轻而易举,而且使不锈钢的内在质量提高,成本降低。由于含Ti的18-8型Cr-Ni奥氏体钢存在一系列缺点,美、日等工业先进 早在60年代便已经实现了由含Ti不锈钢到普遍采用低碳、超低碳不锈钢的过渡,而我国是在1985—1990年间才大力进行低碳、超低碳不锈钢的开发、生产与应用,取得了一些可喜的进展,例如1988年底我国低碳、超低碳18-8型不锈钢产量已占我国不锈钢产量的10%左右。但与不锈钢板生产、应用的先进 相比(例如日、美等国含Ti的18-8型Cr-Ni钢仅占不锈钢产量的1.5%左右),还存在着很大的差距。80年代,我国还开展了控氮(N 0.05%—0.10%)和氮合金化(N>0.10%)Cr-Ni奥氏体不锈钢的研制工作。试验表明,氮在Cr-Ni奥氏体不锈钢和双相不锈钢中是一种无价且非常有益的合金元素。对氮的强化作用,降低钢的晶间腐蚀敏感性,改善钢的耐蚀性,特别是改善钢的耐点蚀等方面的机制,正在进行深入的研究工作。几种控氮和氮合金化的Cr-Ni奥氏体不锈钢已结合工程需要投入了批量生产和应用。
青海西宁1Cr18Ni12和青海西宁0Cr18Ni9Cu3两种不锈钢的耐蚀性很相近,在湿汽、盐雾及海洋大气中抗锈性均很好,在很多种有机和无机的化学介质、食品及消毒液中,其耐蚀性均良好,对硝酸耐蚀性较好,对硫酸只在较小程度上耐蚀,而不耐盐酸及其他卤化物酸的腐蚀。在三种代表性的腐蚀环境中青海西宁0Cr18Ni9钢和0Cr18Ni9Cu3钢耐蚀性的对比列于表4-53,可看出两者的耐蚀性基本相当。 0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3钢的耐蚀性,mm/a 实验条件 65%HNO3沸48h 5% H2SO4,沸48h 1%HCL,沸,48h 0Cr18Ni9Cu3 0.45 5.5 4.3 0Cr18Ni9 0.30-0.60 3.0-15.0 3.0-10.0 由于这两种不锈钢碳含量较高,故当其在450-900℃温度区间内加热或缓慢冷却通过该温度区间时,铬的碳化物就会沿晶界析出,导致耐晶间腐蚀性能下降。因此在设备制造和应用中应尽力避免这种情况。实在无法避免时,需视使用条件酌情再度固溶处理,以恢复材料良好的耐蚀性。