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百科 | 各系列不銹鋼應(yīng)用解析

發(fā)布時(shí)間:2024-09-21 瀏覽次數(shù):586

不銹鋼通常被分為鐵素體、馬氏體、奧氏體、雙相和沉淀硬化型。超過100多種的不銹鋼被歸入這五個(gè)類別,每種類別在成分、結(jié)構(gòu)和組織方面都是獨(dú)特的。

不銹鋼是一種主要由鐵、至少10.5%的鉻、≤1.2%的碳和其他合金元素組成的合金。氬氧脫碳( AOD)工藝被普遍認(rèn)為是生產(chǎn)不同種類不銹鋼的最有效工藝。相比之下,真空脫氧( VOD )工藝可在幾乎不增加額外成本的情況下生產(chǎn)超低碳(=0.02%)不銹鋼,鎳、鉬、氮、鈦、鈮、錳等合金元素增強(qiáng)了不銹鋼的耐蝕性和機(jī)械性能。鉻在不銹鋼表面形成穩(wěn)定的氧化膜(Cr2O3),連續(xù)、致密的鈍化膜阻止了鋼與周圍大氣之間的進(jìn)一步反應(yīng),保護(hù)鋼不被進(jìn)一步氧化。其他合金元素則影響成形性、焊接性、強(qiáng)度、抗氧化性及冷軋變形率。

鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼是由稱為鐵素體相微觀結(jié)構(gòu)組成的,具有體心立方晶格。鐵素體不銹鋼鉻含量超過12%,碳含量低于0.20%。它們不能通過熱處理硬化,只能通過冷軋略微硬化。體心立方晶格是鐵素體鋼具有磁性的原因,在這一點(diǎn)上,不同于所有其他類型的不銹鋼。

鐵素體不銹鋼雖然沒有馬氏體不銹鋼強(qiáng)度大,但其具有很高的耐蝕性。通常用于廚具、工業(yè)機(jī)械和汽車工業(yè)。鐵素體不銹鋼是奧氏體不銹鋼的替代品,可用于制造薄板產(chǎn)品,如汽車排氣管、洗衣機(jī)滾筒、集裝箱、公交車、火車車廂、液晶顯示器、微波爐和太陽能熱水器等。

與奧氏體不銹鋼相比,鐵素體不銹鋼沒有添加昂貴的鎳,價(jià)格低廉,因其良好的冷成型性,鐵素體不銹鋼易于設(shè)計(jì)加工。富鉻鐵素體不銹鋼在高溫下具有良好的抗氧化性,可用于制造工業(yè)爐部件。

馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼含有12%~17%的鉻和0.10%~1.20%的碳。這種鋼在1050℃(完全奧氏體化時(shí))的油或空氣中淬火,然后回火。低溫回火可獲得低韌性、高抗拉強(qiáng)度和高屈服強(qiáng)度,高溫回火可得到更高的韌性。一般情況下,馬氏體不銹鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可獲得550~1860MPa 的屈服強(qiáng)度,其淬透性隨鉻含量的增加而增加。這些鋼一般是大截面的空氣硬化鋼。根據(jù)碳含量,馬氏體不銹鋼可分為兩大類:

1)低碳高強(qiáng)度馬氏體不銹鋼:碳含量較低(約0.10%),鉻含量從11.50%到18.00%不等。這些主要是高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的焊接性、成型性及沖擊韌性。它們被用于(石油)化工建設(shè)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪葉片、發(fā)電廠、壓縮機(jī)、碟盤和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件及發(fā)動(dòng)機(jī),以及淡水螺旋槳軸等,也廣泛應(yīng)用于螺栓、閥門、餐具、泵軸和軸承等部件。

2)高碳高硬度馬氏體不銹鋼:通過增加碳含量來提高強(qiáng)度和硬度,但以犧牲可焊性、韌性甚至耐蝕性為代價(jià)。還增加了需要更高的奧氏體化溫度來溶解的碳化物數(shù)量,因而降低了沖擊性能。

常見的應(yīng)用包括刀具(含0.3% C 和12%Cr,淬火和回火后硬度為400 VPN );齒輪、軸承、針閥和高溫應(yīng)用的部件;剃須刀片、外科器械、煤錘和高溫應(yīng)用的滾珠軸承(0.95%~1.20%C和16%~17%Cr,回火后硬度為600~700 VPN )。因其耐用性、強(qiáng)度和耐腐蝕性,馬氏體不銹鋼非常適用于航空航天、國防和電動(dòng)手動(dòng)工具等。

奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是最受歡迎的不銹鋼,因其高耐蝕性和溫度穩(wěn)定性而得到認(rèn)可,以其無與倫比的強(qiáng)度和可成形性而聞名,奧氏體不銹鋼不能通過熱處理硬化,因鎳含量高而價(jià)格昂貴,至少有10.5%的鉻和8%~12%的鎳,外加上氮和其他元素。

奧氏體不銹鋼呈奧氏體晶體結(jié)構(gòu),在高溫低溫下均為面心立方晶格。鎂、鎳和氮是奧氏體穩(wěn)定元素;通過添加鎳或氮而生成“奧氏體”。

奧氏體不銹鋼鋼通常無磁性,并且可焊接形、成型性良好,用于各種行業(yè),包括醫(yī)療、汽車、工業(yè)、消費(fèi)和航空航天等。

高鉻牌號(hào)奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的抗氧化性和抗結(jié)垢性,適用于蒸汽管道、鍋爐管、加熱爐零部件等。高鉬奧氏體不銹鋼用于海洋平臺(tái)管道、發(fā)電站咸水或海水冷卻熱交換器/冷凝器管,以及紙漿和造紙等行業(yè)。它們不間斷地為水泵、螺旋槳、閥門及其他海洋設(shè)備提供海水。在核電站中,奧氏體不銹鋼用于反應(yīng)器工藝相關(guān)的管道。它可以承受比鐵素體不銹鋼更高的溫度,即使兩者都可能存在于一個(gè)典型的反應(yīng)器中。

奧氏體不銹鋼性能廣泛,在低溫下也能夠使用,在低溫區(qū)雖然韌性略有下降但依然保持著高抗拉強(qiáng)度,它們廣泛應(yīng)用于﹣161℃ 溫度下的液化天然氣(LNG)以及生產(chǎn)液化氣體的工廠。

300系和200系奧氏體不銹鋼廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:

300系——采礦和化工設(shè)備、制藥設(shè)備、儲(chǔ)罐、催化轉(zhuǎn)換器部件、食品和飲料、航空航天管材。

200系——炊具和餐具、家用水箱、洗碗機(jī)、室內(nèi)建筑、汽車零部件、洗衣機(jī)等。

因奧氏體不銹鋼有許多有益的特性,使其成為一種受歡迎的材料,約占全球不銹鋼市場的四分之三。

雙相不銹鋼

雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼的韌性和可焊性與鐵素體不銹鋼的強(qiáng)度和局部耐蝕性結(jié)合在一起。其鐵素體和奧氏體的雙重顯微結(jié)構(gòu)是通過平衡鉻和鎳當(dāng)量元素而獲得的。一般情況下,雙相鋼中 Cr 含量為23%~30%, Ni 含量為2.5%~7%,并含有一定量的鈦或鉬。雙相不銹鋼耐蝕性強(qiáng),加工硬化率高。其強(qiáng)度大約是普通奧氏體或鐵素體不銹鋼的兩倍。超級(jí)雙相不銹鋼具有更高的鉬和鉻含量,具有更好的耐蝕性。

雙相不銹鋼用于化工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存、石油和天然氣生產(chǎn)和運(yùn)輸管道、石油和天然氣勘探和海上鉆井平臺(tái)。其他常見的應(yīng)用包括壓力容器和熱交換器、造紙和紙漿蒸煮器、漂白設(shè)備、食品加工、生物燃料廠、海洋和高氯化環(huán)境等。

沉淀硬化不銹鋼

 這些鋼是單獨(dú)或富含銅、鉬、鋁和鈦的奧氏體鋼和馬氏體鋼的組合,沉淀硬化( PH )不銹鋼具有高強(qiáng)度重量比,尤其適用于發(fā)電廠等高溫環(huán)境。通過熱處理,抗拉強(qiáng)度可達(dá)850~1700MPa 、屈服強(qiáng)度可達(dá)520~1500MPa ,大約是304或316奧氏體不銹鋼強(qiáng)度的三到四倍。

PH 不銹鋼家族可分為三種主要類型——低碳馬氏體、半奧氏體和奧氏體。它們用于石油&天然氣、核電和航空航天行業(yè),這些行業(yè)需要高強(qiáng)度、耐蝕性和較低但可接受的韌性,特殊用途包括高速應(yīng)用,如渦輪葉片。

17-4PH 不銹鋼板易于生產(chǎn)、加工,從而大大節(jié)約了成本。全世界的工程師都依賴這種 PH 不銹鋼來解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和加工中的迫切問題。高強(qiáng)度和中等耐腐蝕性的鑄件也是17-4不銹鋼的典型用途。所需的強(qiáng)度和韌性可以通過熱處理過程中的溫度范圍來控制。


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