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    以锰、氮代镍的铬锰系奥氏体不锈钢发展简介

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    发布时间:2014-06-23

    据统计,世界镍产量中每年约有60%用于生产不锈钢。镍是比较稀缺且价格昂贵的元素,特别是在战争期间,由于镍也是战略物资,因此镍的供应更为紧张;而在和平时期,不锈钢的成本和售价也常常随镍价的涨跌而波动。因此,节约钢中的镍一直是不锈钢发展中的重要研究方向。锰和氮均为奥氏体形成元素,特别是氮,其在钢中形成奥氏体的能力约为镍的30倍。锰形成奥氏体的能力虽然较弱,仅为镍的二分之一,但锰稳定奥氏体的能力很强,而且还能显著提高氮在钢中的溶解度,从而可提高氮向钢中的加入量,所以为获得奥氏体组织,以锰、氮相结合代镍曾是最佳匹配,成为早期既能获得奥氏体组织又能节约铬镍奥氏体不锈钢中镍的主要合金化措施。

    自20世纪30年代起,德、美诸国便开始了以锰、氮代镍的铬锰奥氏体不锈钢的研究,至20世纪40年代便取得成效,开发出了代替18-8(304)等铬镍奥氏体不锈钢为主要目标的铬锰(氮)系(AISI 200系)奥氏体不锈钢。这也是唯一一类专为节镍而研制的钢类。但是经过半个世纪的进一步研究和实践表明,锰、氮复合虽然可以从组织(形成奥氏体)中代镍,但并不能从耐蚀性等性能上完全代镍,加之锰对不锈钢耐蚀性的有害作用。因此一般认为,已有的以锰、氮代镍的一些铬锰奥氏体不锈钢牌号(例如AISI 200系钢)与其所希望代替的铬镍奥氏体行不锈钢[例如18-8(304)等]相比,虽然它们均为具有面心立方结构的奥氏体组织,但在性能上二者却有很大的不同,前者虽然是一类虽强度高,但耐蚀性、成型性和焊后性能等均相对较低的一类不锈钢。自1970年起,以VOD、AOD炉外精炼等为代表的现代不锈钢冶金、加工技术的发展和广泛应用,无镍、低镍的现代铁素体不锈钢和少镍、低镍(1%~4% Ni)的现代α+γ双相不锈钢的迅速发展对AISI 200系不锈钢的生产和应用形成了巨大挑战,而且已逐渐成为节镍不锈钢发展的主流和方向。

    但是由于铬镍奥氏体不锈钢的优良综合性能的全面性和适用范围的广泛性,目前已有的各类节镍不锈钢虽有其性能的特点但也有其综合性能的不全面(局限)性。因此,它们仅能在其特性的适用范围内代替部分铬镍奥氏体不锈钢,而节镍不锈钢要全面,甚至全部代替铬镍奥氏体不锈钢则是不可能的。近来,由于向钢中加入了高氮量的工艺、技术、设备的进步,国内外不仅在大力开发高氮强度和超高强度的铬锰奥氏体不锈钢,而且对不加锰仅借向钢中加入氮而开发的无锰、低镍、高氮和无锰、无镍、高氮奥氏体不锈钢的研究取得了令人注目的进展,引起了国内外日益广泛的关注。