不锈钢的使用、开发状况和发展方向

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1、不锈钢的使用.开发状况和发展方向铁素体不锈钢的应用不断扩大近年来，H本不锈钢产量和消费量约为300万血〜350万询，其屮约一半是奥氏体不锈钢SUS304o但是SUS304对局部腐蚀的耐蚀性不足，因此在更苛刻的环境下，就使用SUS316钢(增加Ni含量并添加Mo)o然而由于Ni价高涨，所以开发了价格更低且耐蚀性和加工性与奥氏体不锈钢相同的铁素体不锈钢，使无Ni或少Ni的铁素体不锈钢得到广泛利用。如日本将铁素体不锈钢用于人型建筑物的屋顶用材，建造了许多不锈钢半球状拱形屋顶球场。17Cr-0.2Ti钢和21Cr-0.4Cu-0.3Ti钢是大幅降低C、N含量的铁索休不锈钢，其力学性能比传统

2、SUS430钢显著提高。为避免Mo价不稳定的影响,还开发出节Mo钢种,如19Cr-0.4〜0.6Cu-Nb系列钢种和上述21Cr-0.4Cu-0.3Tio这些钢种都是通过增加Cr含量，降低C、N含量,并添加Cu和Nb來提高钢的耐蚀性。虽然增加Cr含量并添加Mo有利于提高钢的耐蚀性和加工性，但Mo与Ni一样也有资源紧缺的问题。解决的途径是最大限度地减少钢中不纯物并降低C、N含量。减少作为腐蚀源的非金属夹朵物、析岀碳化物和不纯物的偏析，同时可提高钢的耐蚀性和加工性。特殊用途的不锈钢不锈钢的高纯度化和腐蚀特性控制非金屈夹朵物和不纯物偏析对提高不锈钢耐蚀性非常重要。超低碳IF钢的生产技术已

3、经为不锈钢的高纯度化指明了方向，对高纯度铁索休不锈钢的开发有很大促进作用。Mayuzumi等人以99.9%和99.99%的高纯度Fe、Cr、Ni等为原料用冷堆竭法脱氧，熔炼出几十公斤的不纯物浓度小于lOppm,氧含量为60ppm〜80ppm的高纯度不锈钢(18Cr-16Ni-2Mo)c通过在钢小单独添加或复合添加C、N、P、S、Si、Mn合金,研究在13kmol/m3HNO3溶液屮不纯物对钢的耐晶间腐蚀性的影响。结果表明，单独添加C、N、P、S到1OOppm并不会使钢的耐晶间腐蚀性下降，复合添加Si和P则会导致耐腐蚀性恶化。对18Cr-14Ni-lMn-0.5Si钢而言,如将C、P

4、、S的添加量分别控制到IOOppm以下，钢的耐蚀性显著提高。在最近的超纯材料技术应用屮，了解到理想状态下不纯物允许的浓度范围，在此基础上确定出实际材料生产中不纯物的浓度目标，以进行钢材开发。这方面的实验研究结果已引起关注。不锈钢高功能化和表面处理从上世纪9()年代后期开始，家庭厨房用具、卫生器具的抗菌性受到关注。有报告指出在不锈钢屮添加3%〜4%Cu,Cu的微细晶粒析出可产生抗菌效果，还有在不锈钢屮添加Ag可产生抗菌性，这些抗菌不锈钢均已产品化。另一方面，将抗菌性金属或合金涂敷或涂镀在钢材表面以达到抗菌效果的制品也已商品化。(关注微信公号：热处理生态圈)兼松等人研究表明,虽然细菌种

5、类不同杀菌效果不同，但Zn、Mn、Ni、Cu、Co等金属粉末都具有卓越的杀菌作用，Cr.Ti、Al、Ag也冇显著的杀菌效果。虽然目前抗菌热潮略冇下降，但在食品等产业的设备、装置方面，仍在继续研究新的抗菌方法。大多数不锈钢是通过钢材表面生成的10mn钝化膜保持耐蚀性的，并11由于钝化膜具冇很好的口动修复功能，所以钝化膜能在长时间内稳定地保持其钝化状态。因此，对于不锈钢来说,除了为发挥英金屈光泽而进行的抛光处理以外，表而未经抛光的无光泽不锈钢的使用也很多，而除了为增加耐蚀性和提高装饰性以外，进行表面处理和涂装的不锈钢并不多。最近，许多家电（如电冰箱、电饭锅等）设计采用有金属光泽的不锈钢

6、。这种设计人多采用表面涂敷2匏〜15匏透明涂层的不锈钢，以满足装饰性和耐指纹性的要求。氢燃料电池的开发和实用化将成为非化右能源利用的冇效手段。目前最接近实用化的高分子电解质燃料电池中，单位组元的发电量很小，所以将大量组元叠加，分离各组元的气体（氢气、氧气、水蒸气）。过去用石墨作为分离器，但由于石墨很脆，加工性低差，使电池整个体积和重量都很大。现将不锈钢作分离器，使分离器的厚度大大减少，从而人幅减小电池的体积和重量。存在的问题是在电池启动和关闭时不锈钢发生腐蚀以及不锈钢钝化膜导致接触电阻增加。不锈钢腐蚀产生的Fe、Cr.Ni离子会严重恶化电池中电解质高分子膜和触媒载体Pt的功能。最近

7、有人提出将Au等贵金属镀在不锈钢表面，该方法被确认可防腐蚀和降低接触电阻，但成本太高，仍需进一步改进。片田等人开发出尽量不增加Cr、Ni、Mo等合金元索量，而是添加N来提高耐海水局部腐蚀的不锈钢。该研究用N2最大压力为5MPa的电渣重熔炉对不锈钢进行重熔一凝同使钢洁净化并向钢屮溶入N,制出单相闾宓牟恍^?23Cr-4Ni-2Mo-lNo（关注微信公号：热处理生态圈）这种高N不锈钢具有良好的机械加工性，同时还展现出・50°C夏比冲击脆性转变温度的特殊力学性能。在耐海水腐