欧洲标准奥氏体不锈钢
欧洲标准耐腐蚀奥氏体不锈钢是一类具有高耐蚀性的钢材,主要用于要求严格的化学和机械环境中。
材料特性
化学成分与结构:奥氏体不锈钢含有大于18%的铬和约8%的镍,这使其在多种环境下表现出的耐腐蚀性。此外,这类钢还可能包含钼、钛等元素以增强其特定性能。
物理性能:奥氏体不锈钢具有良好的韧性、塑性和无磁性,这些特性使得其在极端环境下仍能保持结构的完整性和功能性。
表面处理技术
低温渗碳处理:对奥氏体不锈钢进行低温渗碳处理可以增加其硬度和耐蚀性。这种处理方法包括在5~9小时的时间内进行低温渗碳,然后进行离子轰击以清除表面的炭黑层,后进行低温渗氮处理1~8小时。这种方法可以使奥氏体不锈钢在硬度、渗层厚度和耐蚀性方面得到综合性提升。
钝化处理:钝化处理是一种常见的表面改性技术,通过在不锈钢表面形成一层致密的氧化膜来提高其耐蚀性。这层氧化膜可以有效地阻止金属离子的扩散和溶解反应的发生,从而提高材料的耐蚀性。
发展历史
1904~1906年法国吉耶(L.B.Guillet)、1907~1909年英国吉森(W.Giesen)、1909~1911年法国波特万(A.M.Portevin)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐腐蚀性能;1908~1911年德国蒙纳尔茨(P.Monnartz)提出了不锈钢和钝化理论的许多观点。1912~1914年德国毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)开发了C<1%,Cr含量在15%~40%,Ni<20%的奥氏体不锈钢;1929年施特劳斯取得了低碳18-8不锈钢的专利权;1931年德国的霍德鲁特(E.Houdreuot)发明了含Ti的18-8不锈钢;1946年美国史密斯埃塔尔(R.Smithetal)研制了马氏体沉淀硬化型不锈钢,相继开发了具有高强度可进行冷加工成形的半奥氏体沉淀硬化不锈钢17-7PH和PH15-7Mo。1948年,美国阿姆科公司(ArmcoSteel)成功开发17-4PH及半奥氏体沉淀硬化不锈钢17-7PH、PH15-7Mo等。1951年,美国阿勒根尼•路德姆公司开发出201、201L以锰代镍奥氏体不锈钢。1959年,德国标准化学会(DIN)建立了一套钢铁材料五位数编号系统,1.40××-1.46××数字系列表示不锈钢,1.47××-1.49××数字系列表示耐热钢和高温材料。以化学符号和表示元素百分比的数字命名合金。欧洲、国际标准化组织、俄罗斯、中国等采用了这种命名方法。1968年,世界氩[yà]氧精炼法(ArgonOxygenDecarburization,AOD)精炼炉在美国Joslyn制造与供应公司的印第安纳州韦恩保厂建成。20世纪70年代初期完成了钛稳定化奥氏体不锈钢向低碳和低碳不锈钢的过渡。1977年,南非米德尔堡钢与合金公司成功炼出3Cr12铁素体-马氏体不锈钢。20世纪80年代提出了超级奥氏体不锈钢的概念,1984年韩国申请了SR50A(S32050)的专利,S32050含有较高的铬、氮含量,具有的耐蚀性和常规奥氏体不锈钢的强度。1988年芬兰Qutokumpu公司研发出S34565,通过提高锰含量来提高氮的溶解度,提高了奥氏体不锈钢的耐蚀性同时又降低了价格。1994年法国使用钨取代部分钼[mù]研发了S31266超级奥氏体不锈钢,降低了金属间化合物析出的风险。1996年,国际不锈钢论坛(ISSF)成立。2000年美国特种金属公司开发了一种新型超级奥氏体不锈钢S31277。1995年—2010年,波斯湾AlShaheen海上油田使用408吨254SMO超级奥氏体不锈钢管道。2020年Sandvik研发出N08935超级奥氏体不锈钢新钢种,可以适用于腐蚀性环境和海水环境。
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。