超纯铁素体不锈钢品种和精炼技术

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1、超纯铁素体不锈钢品种和精炼技术铁素体不锈钢系指含11%～30%Cr、在使用状态下组织结构以铁素体为主的Fe Cr或Fe Cr Mo合金。它具有比奥氏体不锈钢好得多的耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能，还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温氧化性能。普通铁素体不锈钢的缺点是对晶间腐蚀敏感，塑性和韧性较低，延-脆性转变温度在室温以上。又由于焊接热影响区的晶粒粗化、475℃脆性、高温脆性以及δ相形成所引起的焊缝韧性不足，焊接裂纹倾向较大。20世纪60年代的研究表明，铁素体不锈钢的上述缺陷是由间隙元素C、N造成的。通过降低钢液中C、N

2、的含量，可使上述缺陷得到改善。   受冶炼和加工技术的制约，铁素体不锈钢的生产和消费比例一直较低。2003年全球不锈钢粗钢产量2280万t，400系列不锈钢约占21%，中国2003年不锈钢产量约177 8万t，400系列约为10%。近几年铁素体不锈钢的开发与应用受到国内外的广泛重视，其主要原因是：(1)Ni资源严重短缺，Ni价格波动幅度较大，导致300系列不锈钢的生产成本大幅上升，而且原材料供应没有保证；(2)随着生产设备和技术进步，可以生产出性能优异的铁素体不锈钢，替代300系列的一些品种；(3)含Ni不锈钢对人体有一定危害，如对皮肤有过敏反应等。超纯铁素

3、体不锈钢主要应用在汽车制造、厨房设施、家用电器、建筑装饰、化工设备和五金制品等方面。   超纯铁素体不锈钢品种    铁素体不锈钢的耐点蚀性首先决定于钢液中的Cr和Mo，但是钢液中的稳定化元素如Ti和Nb，杂质元素如S对点蚀也有显著的影响。因C、N含量的增加，铁素体不锈钢的冲击韧性下降，脆性转变温度上移，钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应显著恶化。当把C、N总量降到150×10-6以下，即为超纯铁素体不锈钢时，钢的各种性能会有明显改善。超纯铁素体不锈钢中的Cr含量一般≤30%。Cu在铁素体不锈钢中的作用也越来越受到重视，它提高钢的耐蚀性和冷加工性能。20

4、世纪70年代，汽车排气系统用材为铸铁和碳钢等。1980年前后逐渐转向不锈钢，并以铁素体不锈钢409系列为主。随着发动机性能的提高和尾气排放标准日趋严格，409系列难以满足高温强度和抗氧化性的要求，特别是离发动机较近的歧管材料。因此开发了430系列，如SUS430JIL和430LX，并在此基础上添加Mo、Cu和Nb、Ti等元素，以进一步提高其高温性能，如SUS436L、SUS436JIL和SUS444等。为了兼顾材料良好的高温性能、加工性能和降低成本，以日本的不锈钢生产企业为代表，研制开发了13%～15%Cr排气歧管用铁素体不锈钢系列。如低碳高铌无钼的R429

5、EX钢，使之具有高的加工性(接近409系列)，并有较好的高温强度(相当于403JIL)。通过减少Si含量并添加1 6%Mo，研制成功了高加工性、高耐热性(高温氧化性)兼优的钢种RMH 1(15Cr 0 3Si 0 5Nb 1 6Mo)。具体的钢种开发见表1。表1　近来新开发的汽车排气系统用超纯铁素体不锈钢   合金类型：409改进型  钢种及成分/% ： SUS409(0. 01C 0.01N 12Cr 0.6Nb ),   T466(11.5Cr 0.57Si 0.3Mn 0.009C 0.017N)  成分设计： SUS409L(11Cr 0.56Si 

6、LCN)、SUS410L(12Cr 0.53Si LCN)的基础上加0 6%Nb和0 2%Cu,并且增加Mn量至0. 7%。 采用Nb、Ti双稳定化,m(Nb)∶m(Ti)=2∶1,其中w(Nb)≥7w(C+N)。 性能特点：无晶间腐蚀倾向,400～800℃的高温强度等同于18Cr钢,其它性能等同或优于12Cr钢。550～750℃的高温强度明显高于T409,　可行工作温度比T409高50～100℃。  合金类型：429及改进型  钢种及成分/% ：YUS450(14Cr 0.3Nb 0.1Ti 0.5Mo 0.01C 0.01N) ，R429EX(0.01C

7、 14Cr 0.45Nb) ，RMH 1(0.004C 15Cr 0.3Si 0.5Nb 1.6Mo) ，13Cr Si Mn 0.5Nb 0.01C 0.01N  成分设计：综合考虑到高温强度、耐盐腐蚀、加工性能和制钢成本,在900℃下使用。以提高加工型为目的,只加Nb不加Mo。 Mo即提高高温强度又改善抗氧化性,而Si仅提高抗氧化性。充分利用Mo减少Si含量,使R429和R444EX之间成分最优。Si改进抗氧化性,0 .5%Nb提高高温强度。改善SUS409L高温强度不足的缺点,降低SUS430JIL的合金成本。   性能特点：高温强度,耐高温盐腐蚀、高

8、温热疲劳性能、加工性能均优于　　SUS430JIL(