欧洲标准奥氏体不锈钢
国际标准
EN 10088-1:此标准详细规定了耐腐蚀奥氏体不锈钢的材料特性和测试方法,确保材料能在各种恶劣环境下保持良好的耐蚀性。
EN 10088-8:针对耐热和抗蠕变奥氏体不锈钢的标准,涵盖了从低温到高温下的材料行为和性能评估。
市场发展
技术创新:随着材料科学的进步,新型奥氏体不锈钢的开发不断突破传统性能限制,如通过增加稀有元素或采用新的合金配方来提高材料的耐蚀性和机械性能。
环境适应性:现代奥氏体不锈钢设计考虑了更广泛的应用环境,包括极端的温度变化、化学腐蚀和机械应力,以满足全球不同行业的需求。
主要元素及作用
碳
碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素,其形成奥氏体的能力约为镍的30倍,碳是一种间隙元素,通过固溶强化提高奥氏体不锈钢强度。但碳在不锈钢的作用具有两重性,碳含量过多,形成碳化铬多,固溶体中含铬量下降,钢的耐腐蚀性能降低,总体来说,工业用奥氏体不锈钢中的含碳量都是比较低的,大多数在0.1~0.4%之间。
铬
铬能显著提高不锈钢的高温抗氧化性、抗硫化性以及高温强度。铬与不锈钢中的碳形成碳化物,降低钢的耐蚀性引起晶间腐蚀,但当碳量一定时,随着钢中铬量增加,晶间腐蚀敏感性下降。
镍
镍是奥氏体不锈钢中仅次于铬的重要合金元素,为了耐还原性酸和碱介质的腐蚀,向钢中加入镍,镍可以促进不锈钢钝化膜稳定性,提高不锈钢的热力学稳定性。铬镍共存可显著强化不锈钢耐蚀性。且镍对不锈钢高温抗氧化性有益,但对高温抗硫化性有害。
钼
一般的奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质的使用条件下,钼作为奥氏体不锈钢中的重要合金元素加入,使其使用范围进一步扩大。钼的作用主要是提高钢在还原性介质的耐蚀性并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能。钼对奥氏体不锈钢的强化作用不显著,但随着钼含量的增加,钢的高温强度提高。钼作为合金元素对奥氏体不锈钢耐还原性介质、耐点蚀及缝隙腐蚀机理尚不清楚。
氮
氮是不锈钢中应用的xxx一种气态合金元素,生产中加入方便,价格低廉,有益作用显著,副作用较少,是不锈钢中非常有发展前途的重要合金元素。氮通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的室温和高温强度;可以显著提高奥氏体不锈钢耐氧化性酸、还原性酸介质的全面腐蚀性能;钢中含氮量超过0.12%~0.15%时,奥氏体不锈钢的冷、热加工性和冷成型性将下降。
硅
当硅含量≤0.8%或≤1.0%时,降低铬镍奥氏体不锈钢的耐蚀性并显著提高钢的固溶态晶间腐蚀敏感性;当钢中硅量极低时,铬镍奥氏体不锈钢耐硝酸腐蚀性能显著提高,耐固溶态晶间腐蚀的性能优良。加入适量硅可使不锈钢具有的耐高温、高浓度硝酸和硫酸腐蚀的性能,同时可显著提高不锈钢的高温抗氧化性。
分类及牌号
按照奥氏体化元素的不同,奥氏体不锈钢可分为铬镍不锈钢和铬锰不锈钢两大系列。铬镍不锈钢以镍为主要奥氏体元素,是奥氏体不锈钢的主体,这个系列的不锈钢具有的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能、工艺性能及可焊接性能,但强度和硬度低,不宜在承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备和部件上使用,代表性牌号如06Cr19Ni10、06C18Ni11Ti、022Cr19Ni10N、06Cr18Ni12Mo2Cu2等。铬锰不锈钢的奥氏体化元素除锰外,还有氮及适量镍,钢中锰起稳定奥氏体的作用。氮可稳定奥氏体,且有很好的固溶强化作用,提高了奥氏体不锈钢的强度,因此这个系列不锈钢适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用,代表性牌号有12Cr18Mn9Ni5N、20Cr15Mn15Ni2N等。
耐腐蚀性
耐腐蚀性包括不锈性和耐酸、碱、盐等腐蚀介质的性能及高温下抗氧化、氯化等性能。现代奥氏体不锈钢碳含量一般不0.03%,以解决敏化态晶间腐蚀和提高钢的耐蚀性。奥氏体不锈钢中含有的大量镍、铬等合金元素可以使其保持稳定的奥氏体组织,在高温、室温下的氧化性或还原性介质中均具有良好的耐腐蚀性,并通过冷作加工或固溶处理提高强度,用来制备耐酸设备、耐蚀容器及腐蚀环境下的设备零件等。
生产工艺
不锈钢生产分为炼钢(冶炼和浇铸)和加工(开坯、热轧、冷轧等)两个阶段,冶炼和浇铸属于生产的前部工序,决定钢种的化学成分,加工是根据具体需要将炼好的不锈钢制成相应产品、形状等。不锈钢生产为蝉蛹三联(三步)法。炼钢方法有:电弧炉(EF)单炼法;AOD(ArgonOxygenDecarburization,氩氧精炼法)法;VOD(VaccumOxygenDecarburization,真空吹氧脱碳法)法;RH-OB法;转炉顶底复合吹炼法,其中AOD法和VOD法占主导地位。浇铸方法主要由模铸和连铸两种,1960年以前大部分采用模铸,60年代之后大规模普及连铸技术,1985年全世界不锈钢连铸比达到70%以上。
AOD法
AOD法是由美国的联合碳化物公司与Josly公司合作于1968年发明的。生产过程如下:先在电炉中熔化原料钢水,钢水成分和
AOD法
温度满足进入AOD炉精炼要求后将原料钢水加入AOD炉,通过吹入氩—氧混合气体,提高钢的洁净度,将高铬钢液在温度不太高的情况下降碳保铬。随着吹炼过程,调整混合气体中氩氧比以控制铬和碳的选择性氧化,从而利用便宜的高碳铬原料来生产低碳不锈钢的精炼技术。
VOD法
VOD法是1967年由西德维腾特殊钢厂(Edel-StahlwerkWitten)和标准迈索公司(StandardMesso)发明的。其生产过程如下:先
VOD法
在初炼炉(电炉或转炉)中调整好除碳、硅以外的成分,出钢到包内并将钢包移入真空罐中保持,将真空罐抽气到一定真空度后,从上方向包内钢液吹入氧气降碳,同时由包底吹入氩气搅拌钢液。
危害
奥氏体不锈钢通常情况下不会对人体有害,但如果使用生产不标准的奥氏体不锈钢制品或使用方式不当,可能就会导致重金属堆积,影响人体健康。对于过敏体质的人群而言,由于奥氏体不锈钢材质特殊,可能会产生不良反应。