高氮奥氏体不锈钢切削试验研究

奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响

1.碳的影响：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，碳形成奥氏体的能力为镍的30倍。钢中随着含碳量增加，奥氏体不锈钢强度也随之提高。此外，还能提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物（如42%MgCl2沸腾溶液）中的耐应力腐蚀性能。但是在奥氏体不锈钢中，碳通常被视为有害元素，因为在焊接或加热到450度到850度，碳可以和钢中的铬形成Cr23C6型碳化物。导致局部铬贫化，使钢的耐晶间腐蚀性能下降。20世纪60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢，为含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不锈钢。因此，在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳，以免铬的碳化物析出。 2.铬的影响：在奥氏体不锈钢中，铬是强烈形成并稳定铁素体的元素，可以缩小奥氏体区。在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量为0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定单一奥氏体组织，所需镍的含最最低为8%，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的。铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能。因此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性。铬可提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能，在镍、钼、铜的复合作用下，铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质的性能。 3.镍的影响：奥氏体不锈钢中主要合金元素镍，其主梌用是形成并稳定奥氏体，获得完全奥氏体组织，使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性，镍还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能，从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能。但是降低了钢的抗高温硫化性能，这是由于钢中晶界处形成低熔点硫化镍所致。 4.钼的影响：钼的作用主要是提高钢在还原性介质（比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环境）的耐蚀性，并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能。含钼不儿钢的热加工性比不含钼的差，钼含量越高，热加工越坏。另外含钼奥氏体不锈钢中容易形成X（σ)沉淀，这会恶化钢的塑性和韧性。钼的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力相当于铬的3倍左右。 5.氮的影响：氮日益成为铬镍氮奥氏体不锈钢的重要合金元素，氮能提高钢的耐局部腐蚀（耐晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀）性，氮形成奥氏体的能力与碳相当，约为镍的30倍。作为间隙元素的氮，其固溶强化作用很强，因为它的加入可以显著提搞奥氏体不锈钢的强度。每加入0.1%氮可使铬镍奥氏体不锈钢的室温强度提高60～100MPa。在酸介质中，氮可提高奥氏体不锈钢的耐一般腐蚀能力，适量的氮还可提高敏经态奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀能力。在氯化物环境中，氮提高奥氏体不锈钢耐点蚀和缝隙腐蚀性能十分显著。 6.铜的影响：铜能显著降低铬镍奥氏体不锈钢的冷作硬化倾向，提高冷国工成型性能。奥氏体不锈钢中的铜含量为1%～4%时，铜对钢的组织没有影响，对钢的冷成型性有良好的作用，因此含铜的奥氏体锈钢多用于要求冷作的一些用途中，铜可以显著降低热加工性，特别是当奥氏休不锈钢中含镍量较低时更为明显，因此当钢中铜含量较高时，镍含量应相应提高。

元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响

元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢含有较多的Cr、Ni、Mn、N等元素。与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢除了具有较高的耐腐蚀性外，还有许多优点。它具有很高的塑性，容易加工变形成各种型材，如薄板、管材等；加热时没有同素异构转变，即没有γ和α之间的相变，焊接性好；低温韧性好，一般情况下没有冷脆倾向；奥氏体不锈钢不具有磁性。由于奥氏体不锈钢的再结晶度比铁素体不锈钢的高，所以奥氏体不锈钢还可以用于550℃以上工作的热强钢。奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。由于奥氏体不锈钢具有优异的不锈钢酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航天、航空、航海、能源以及轻工、纺织、医学、食品等工业上广泛应用。 1.高钼（Mo＞4%）奥氏体不锈钢高钼奥氏体不锈钢的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因为含钼量高，所以在耐还原性酸和耐局部腐蚀方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蚀环境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N钢，由于氮的加入，奥氏体更加稳定，由于铁素体的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。 00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此钢含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo与Cu的复合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl离子的水介质中耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力有显著提高，图1～图4系在不同温度H2SO4、H3P O4和含F-50%H3P O4中

耐全面腐蚀和在氯化物水介质中耐应力腐蚀的实验结果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu 比18-12-2型不锈钢的耐蚀范围有所扩大。图1 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 2SO 4中的腐蚀图2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 3PO 4 中的腐蚀(≤0.1mm/a) 图3 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在50℃含HF 的50%P 2O 5溶液中的腐蚀

含氮不锈钢

选用耐腐蚀的金属材料是重要的防腐蚀措施之一, 其中不锈钢材料占有最重要地位。不锈钢诞生已有近百年历史, 随着石油、化工、能源、宇航、海洋和生物工程等工业技术的发展, 对不锈钢提出了更高的耐蚀及综合性能要求。奥氏体不锈钢被广泛用于工领域, 具有良好的韧性、抗均匀腐蚀、抗局部腐蚀( 点蚀、缝隙腐蚀等) 性能。但奥氏体不锈钢(如AISI 304L , 316L) 在高温氯化环境中, 易产生应力腐蚀裂纹, 此时适合采用高镍不锈钢和铁素体不锈钢, 但用Ni 合金化的奥氏体不锈钢成本昂贵, 而铁素体不锈钢韧性和厚钢板焊接性能较差。因此介于奥氏体和铁素体不锈钢之间的双相不锈钢被研制出来,它具有较好的力学性能与抗腐蚀性能(包括应力腐蚀性能) 。双相不锈钢成分范围宽, 可针对不同使用条件进行选材, 且价格低廉。近年来, 随着低碳、超低碳奥氏体不锈钢、双相钢的大量生产, 强度不足成为限制此类钢使用的主要问题, 如何保证降碳后钢的强度维持或超过原有的性能指标, 已成为一个重要课题。氮作为合金元素加入不锈钢中, 可提高奥氏体稳定性、平衡双相钢中相的比例, 在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度, 并可部分代替不锈钢中的Ni。生物工程材料———无镍不锈钢的发展, 可以解决人体器官对Ni 的过敏性(Ni > 012 %时) 的难题, 所以Cr2Mn2N 不锈钢和无镍不锈钢的研究受到普遍重视。含N 铸造不锈钢的研究和应用已是非常重要的领域。AOD、VOD 等精炼技术的应用为生产纯净的含氮超低C 奥氏体不锈钢、双相不锈钢和马氏体不锈钢等提供了先进的制造工艺。 1 N的存在形式及作用 111 固溶N及其对组织结构的影响 N 的性质与C 相类似, 是生成间隙相的主要元素, 这是由它较小的原子尺寸及电子层结构所决定的。有文献〔3〕报导, 在奥氏体类不锈钢中, N 绝大部分固溶于奥氏体中, 固溶于铁素体中的N 量很少在铁素体2奥氏体双相不锈钢中推测N 的分配系数为0123～0125〔4～6〕。N 也是马氏体中的重要间隙元素,对马氏体相变和性能起决定性作用。N 在扩大奥氏体区和稳定奥氏体的作用相当Ni 的25 倍左右( Nieq =Ni % + 015 ×Mn + 30 ×C % + 25 ×N %)〔7〕, 在常规的182 8 型奥氏体不锈钢中会有少量铁素体存在, 随钢中含C量的降低, 铁素体量将增加, 而加入N 则弥补了降 C 对组织带来的不利影响〔8〕。N 的增加在减少钢中铁素体相比例的同时, 对其存在形态也有较大影响, 使铁素体逐渐由网状、长条状向短棒状、孤岛状转变, 从而降低了网状铁素体对奥氏体钢强度和塑性的不良影响〔9〕。 112 金属氮化物及其弥散现象 N 与钢中合金元素相互作用的重要性表现在氮化物的弥散现象。在奥氏体钢中存在许多弥散氮化物,主要是Cr2N 的弥散。Cr2N 为立方晶格结构, 在Cr、Ni 含量较高的AISI 310 中的溶解度要比在AISI 304钢中的溶解度低(见图1〔10〕) 。在含有Ti 和Nb 的钢中, 会有TiN 和NbN 形成。有趣的是在含有Nb 的AISI 347 钢中, N 与NbC或C 与NbN 结合可提高它们在奥氏体中的溶解度, 尽管NbN 溶解度要比NbC小得多; 在含Nb奥氏体钢中, 增加N 含量可显著促进平衡方程式M4X3 向MX移动, 说明N 占据着碳化物的间隙空间〔11〕。在含Nb 钢中, 人们也发现了复杂的Cr3Nb3N 及CrNbN (称为Z 相) 氮化物形成〔12～13〕, 在热加工过程中, Z相在晶粒边界发生弥散现象, 可提高钢的强度〔14〕。在奥氏体钢中, N 延缓碳化物M23 C6 及金属间化合物的析出(见图2〔15〕) 。这可能是由于Cr2N 的析出减少了固溶的Cr含量。在双相钢中, N 延缓金属间化合物弥散析出及N 的强烈奥氏体稳定化作用, 对不锈钢的相比例平衡和改善焊接性能很重要。G1Aahlber 等人〔16〕的研究发现, 在含Mo 的双相钢中, 很大比例的N 是以Mo2N的Mo2N2Cr 化合物形式存在于奥氏体基体中。N 在马氏体钢中与其它元素形

双相不锈钢奥氏体铁素体不锈钢之比较

双相不锈钢奥氏体铁素体不锈钢之比较所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半，一般最少相的含量也许要达到30%。由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。．（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合

与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。（3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。（5）应用范围较铁素体不锈钢宽。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。

(完整版)常规J4、D11含氮奥氏体不锈钢钢种冶炼技术要点

技术中心质量管理体系文件常规J4、D11奥氏体不锈钢冶炼技术要点版次：A/1 拟制部门：审核人：批准人： 2009-05-28 发布2009-06-28 实施受控状态：发放编号：1?目的：为规范操作，保证产品质量和生产顺行，特制定本冶炼技术要点。 2 ?适用范围：本冶炼技术要点仅适用于冶炼J4、D11奥氏体不锈钢牌号的工艺操作。 3 ?工艺路线

电炉熔化—*铁水还原—转AOD冶转LF 板坯连—*检验入库 4. 电炉配料条件锰铁应在稀薄渣形成后或随同渣料加入，严格控制炉料中P族元素含量，钢铁原料平均采用36%碳钢废钢+22 %不锈钢废钢作原料，炉料成分除碳、硅、硫外，应接近钢号标准成分。 5. 入AOD钢水条件 J4 D11 备注：1 ）通过中间包倒入AOD炉中为防止风管堵塞应吹入Ar或N2； 2）脱碳期按3/1 —2/1 —1/3氧氮比混合气体进行脱碳； 3）冶炼的预还原期需加入一定数量的电解锰或金属锰并吹入一定量的N2,进行锰和氮的合金化； 4）预还原期需加入一定量的硅铁、并吹入一定量的氧气补偿温降； 5）预还原期和还原期的吹炼气体为氮气； 6）还原后期即精炼期再加入适量的氮化铬或氮化锰对钢中的氮进行微调； 7）还原精炼时用双渣法进行脱硫（碱度》1.8）。 6. 还原剂选用硅铁和石灰，也可以使用少量的Al，并用惰性气体（氮气、氩气）强烈搅拌。一般

情况下硅铁单耗为10~12Kg/t,双渣法则为20~24Kg/t。 7. 转LF炉吹氩调温处理：采用钢包底吹氩方式。加入包渣或喂SiCa线脱硫脱氧。 Cr、Ni、Mn合金进行微调处理，微调的铬铁、锰铁应在出钢前10min时加入，Ni合金微调时一般使用电解镍。 8 ?工序时间:（min）备注：常规连铸机浇注周期具体依据断面、拉速确定。 9. 温度制度： 10. 冶炼装入 10.1装入制度：总装入量89 ±2t，废钢加入量见下表：

高氮钢与不锈钢的区别

高氮钢与不锈钢的区别不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。是应用极为广泛的材料，不锈钢在人们生产生活中随处可见。这种添加了铬、镍等元素的合金钢，出于提高抗腐蚀能力的需要，必须降低碳含量，而碳含量一低，强度就很难提高，这也限制了不锈钢作为结构材料的应用范围。有没有这样一种不锈钢，它既能减少贵重金属的添加量以节约成本，又能提高材料强度以扩大应用范围，还要有良好的抗腐蚀性能以减少维护成本并提高成品使用寿命？ 2004年列入国家973计划的“提高钢铁质量和使用寿命的冶金学基础研究”项目已于2009年通过验收，该项目以提高冶金质量为基础，以材料学为先导，以延长钢的使用寿命为目标。主要成果有：设计并开发出低镍、高强度、低成本、高耐磨性、低磁甚至无磁的资源节约型不锈钢原型钢；在常压下利用现有冶金工艺流程冶炼并连铸出了氮含量达0.64％的高氮钢；研究开发出了经济型高强高韧亚稳钢。这些成果有利于提高我国钢铁企业的国际竞争力，拥有广阔的市场应用前景。这种不锈钢的名字叫做高氮钢。上世纪70年代，世界上就已经有高氮不锈钢出现，用廉价的取之不尽的氮代替昂贵稀缺的镍，同时还提高了不锈钢的强度和抗局部腐蚀能力。阻碍氮作为合金元素广泛使用的主要因素是氮的加入问题，在大气压下氮溶解度非常低，加入很困难，由于加入量少，其有利影响不太明显，高氮钢的普遍生产方式是加压冶炼，需要特殊的生产设备，这就大大增加了高氮钢的生产成本并限制了它的产量。我国是钢铁生产大国，能不能使用现在通用的冶金设备在常压下炼出高氮钢？根据高氮钢的性能特点，高氮钢应用由于其具有和目前大量使用的304不锈钢相当的耐蚀性能，并具有比304不锈钢高2倍的强度，且价格低廉，和304不锈钢相比具有很大的竞争优势，因此可以在部分领域替代304不锈钢。到目

双相不锈钢、奥氏体、铁素体不锈钢之比较

双相不锈钢、奥氏体、铁素体不锈钢之比较所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半，一般最少相的含量也许要达到30%。由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。（3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。

元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响

元素对奥氏体不锈钢的影响

在奥氏体不锈钢中,有碳、铬、锰、硅、硫、磷、钼、氮、钛、铌、镍、铜、硼、铈、镧等元素组成.每种元素对奥氏体不锈钢的影响如下 1.碳的影响：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,碳形成奥氏体的能力为镍的30倍.钢中随着含碳量增加,奥氏体不锈钢强度也随之提高.此外,还能提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物（如42%MgCl2沸腾溶液）中的耐应力腐蚀性能.但是在奥氏体不锈钢中,碳通常被视为有害元素,因为在焊接或加热到450度到850度,碳可以和钢中的铬形成Cr23C6型碳化物.导致局部铬贫化,使钢的耐晶间腐蚀性能下降.20世纪60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢,为含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不锈钢.因此,在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳,以免铬的碳化物析出. 2.铬的影响：在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁素体的元素,可以缩小奥氏体区.在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定单一奥氏体组织,所需镍的含最最低为8%,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的.铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能.因此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性.铬可提高

钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能,在镍、钼、铜的复合作用下,铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质的性能. 3.镍的影响：奥氏体不锈钢中主要合金元素镍,其主梌用是形成并稳定奥氏体,获得完全奥氏体组织,使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性,镍还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向.由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能,从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能.但是降低了钢的抗高温硫化性能,这是由于钢中晶界处形成低熔点硫化镍所致. 4.钼的影响：钼的作用主要是提高钢在还原性介质（比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环境）的耐蚀性,并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能.含钼不儿钢的热加工性比不含钼的差,钼含量越高,热加工越坏.另外含钼奥氏体不锈钢中容易形成X（σ)沉淀,这会恶化钢的塑性和韧性.钼的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力相当于铬的3倍左右. 5.氮的影响：氮日益成为铬镍氮奥氏体不锈钢的重要合金元素,氮能提高钢的耐局部腐蚀（耐晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀）性,氮形成奥氏体的能力与碳相当,约为镍的30倍.作为间隙元素的氮,其固溶强化作用很强,因

奥氏体不锈钢的力学性能及工艺性能

奥氏体不锈钢的力学性能不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度 15~80℃范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。奥氏体不锈钢的工艺性能 1. 焊接性能奥氏体不锈钢与其它各类不锈钢相比,有着较好的焊接性能,对氢脆也不敏感,可用各种焊接方法顺利地对工件进行焊接或补焊。工件在焊前无需预热,若无特殊要求,焊后也可不进行热处理。奥氏体不锈钢在焊接工艺上应注意焊缝金属的热裂纹。在焊接热影响区的晶界上析出铬的碳化物以及焊接残余应力。对于热裂纹,可采用含适量铁素体的不锈钢焊条焊接,能取得良好的效果。对于要接触易产生局部腐蚀的介质的工件,焊后应尽可能地进行热处理,以防发生晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和其它局部腐蚀。 2. 铸造性能奥氏体不锈钢的铸造性能比马氏体和铁素体不锈钢好。这类钢中的1828 型钢的铸造收缩率一般为2 %～2. 5 %;18212Mo 型钢的铸造收缩率一般约为2.8 %左右。在这类钢中,含钛的奥氏体不锈钢,其铸造性能比不含钛者要差,易使铸件产生夹杂,冷隔等铸造缺陷。含氮的奥氏体不锈钢(如 ZGCr18Mn8Ni4N)铸造时气孔敏感性较大,在冶炼、铸造工艺上都必须采取防护措施,严格烘烤炉料,采用干型,并严格控制出钢温度和浇注温度等。合金元素(如铬、镍、钼、铜等)含量高的奥氏体不锈钢(如 ZG1Cr24Ni20Mo2Cu3)在铸造时,铸件(特别是形状较复杂的厚大铸件,以及长管

常见奥氏体不锈钢材质特性

1Cr18Ni9（AISI302） 1Cr18Ni9是一种历史最悠久的奥氏体不锈钢，钢的塑性、韧性、热冷加工性能良好，可生产板、管、始、带、棒材、锻件等各类冶金产品，它不能通过热处理手段进行强化，可通过冷变形获得较高的强度。在固溶状态下，在氧化性酸、大气、水、蒸汽等介质中具有良好的耐蚀性。钢的耐晶间腐蚀性能不佳，经650敏化处理或在中温长期保温后，此钢具有晶间腐蚀倾向，若要消除这种倾向，必须经过固溶处理，否则，仅能改用稳定化型或超低碳钢种。此外，lCr18Ni9的无磁性能及低温性能较好。因此，lCrl8Ni9钢主要应用于对耐蚀性和强度要求不高的结构件和焊接件，亦可用于无磁部件和低温装置的部件。在具有晶间腐蚀的环境中，不宜以焊接状态使用。（1）化学成份 lCrl8Ni9钢的化学成份列于表13.7-53。为了比较也列入了ASTM标准中所规定的化学成份。（2）室温力学性能 1Cr18Ni9钢的室温力学性能见表13.7-54。钢的压缩强度见表13.7-55。高温时效对1Cr18Ni9钢室温瞬时力学性能的影响见表13.7-56。

（3）冷作硬化特性冷加工变形后，1Cr18Ni9的强度可显著提高，但硬化效果不如lCr17Ni7。钢的冷加工强化效果见图13.7-296，美国ASTM标准规定的经硬化后的力学性能，冷变形温度对1Cr18Ni9钢室温力学性能的影响见图13.7－297，经短时时效后的冷变形1Cr18Ni9钢的室温力学性能。（4）耐蚀性能： 1）均匀腐蚀固溶处理状态的1Cr18Ni9钢的耐均匀腐蚀性能。 2）晶间腐蚀1Cr18Ni9耐晶间腐蚀性能不良，敏化态不能通过晶间腐蚀检验，固溶态可通过晶间腐蚀检验。因此，在焊接状态在产生晶间腐蚀的介质中不宜采用。 3）辐照性能1Cr18Ni9经中子辐照后抗拉强度明显提高。（5）工艺性能： 1)热加工性能1Cr18Ni9热加工性能良好，适宜的热加工温度范围为1160-1200℃，终加工温度应大于850℃。 2)冷加工性能固溶状态1Cr18Ni9具有良好的冷加工性能，可顺利进行冷轧，冷拔操作加工。钢的冷成形性能良好，可进行冷冲压和冷弯等冷成形作业，钢的极限拉深系数约为2.06，工作拉深系数为1.80~1.90。 3)热处理钢的固溶热处理温度为1100～1150℃，冷加工中间热处理温度为850~970℃，冷却方式为水冷，对于截面尺寸较小的材料亦可空冷。 4)焊接性能钢的焊接性能良好，可采用各种方法焊接，手工电弧焊可采用奥102，奥107焊条，焊后可通过L 法晶间腐蚀检验。采用奥132和奥137 焊条焊接且经敏化处理后亦可通过L法晶间腐蚀检验。为确保钢的耐晶间腐蚀性能，焊后应进行固溶处理，若不能进行固溶，宜选用抗敏化性能优异的钢种。（6）应用： 1Cr18Ni9主要用于制造中等温度下耐腐蚀而强度要求不高的部件以及低温应用。在要求耐蚀及无磁的环境中，该钢可以制造各相应部件和设备，如弹簧、管道、紧固件、容器、管道、换热器等。

高氮无镍奥氏体不锈钢

高氮无镍奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢因为具有卓越的机械性能和耐磨性被广泛用于管线、化学储存、电站等行业。为了降低镍的使用量，奥氏体不锈钢的固溶氮化处理变得越来越有吸引力。金属溶质氮不仅是一种很强的奥氏体形成元素，还能提高耐磨性和机械性能（如强度和韧性），因此用其作为镍的替代品来获得高强度、高韧性的奥氏体不锈钢是可以预期的。然而高氮钢在使用过程中出现的问题之一是它会发生脆性-延性转变（BDT），这种转变是在面心立方晶格（fcc)合金中基本上看不到的。日本九州岛大学材料科学工程系的研究者对高氮无镍奥氏体不锈钢的脆性-延性转变机理进行了研究，关注的焦点是位错的活性。首先测定了与位错活性关系密切的0.2%屈服应力下的温度；其次对小尺寸试样进行冲击试验以研究BDT行为；用3个不同的十字头速度进行4点弯曲试验以根据应变速率与BDT温度的关系来确定活化能。也可以通过应变-镦粗试验来确定活化能的值。试验所用的Fe-25Cr-1.1N不锈钢化学成分见下表： C Si Mn P S Cr N Fe 0.002<0.01<0.01<0.0050.000425.11 1.1余量在1473K下，在0.1MPa的氮气气氛中，对试验钢种进行固溶氮化处理达72ks，水冷；在1173K下等温热处理达0.3ks；在1473K下二次奥氏体化，然后淬火。获得的研究结果如下：1）Fe-25Cr-1.1N钢的温度与0.2%屈服应力的关系比SUS316L的要紧密得多；在吸收能曲线的“低架”温度下，沿受检试样的裂纹尾迹未发现明显的塑性变形迹象； Fe-25Cr-1.1N钢BDT温度所需要的活化能比铁素体钢的要高得多，这表明在Fe-25Cr-1.1N钢中，在低温下位错的滑移难以诱发BDT；可以推测，溶解的氮原子会使得Helmholtz自由能增加和/或位错滑移加剧，从而导致BDT所需的活化能值提高；面心立方晶格之间位错滑移的热活化过程之差可以解释为什么即使在相同的活化能下，Fe-25Cr-1.1N钢的BDT温度要低很多。

奥氏体不锈钢系列及其加工性能

200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢 300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢 301—延展性好，用于成型产品。也可通过机速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。 302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。 303—通过添加少量的硫、磷使其较削加工。 304—即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。 309—较之304有更好的耐温性。 316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。奥氏体型不锈钢，无磁不锈钢0Cr21Ni6Mn9N 钢材标准：AISI、ASTM 型号：Nitronic40(21-6-9)(XM-10) UNS编号：S21900 特性及应用：铬-镍-锰-氮奥氏体不锈钢0Cr21Ni6Mn9N(Nitronic40)的奥氏体非常稳定，即使经过60％的冷加工，仍然能够保持无磁的特性。它具有良好的强韧性和耐腐蚀性能，室温强度是一般奥氏体不锈钢304、321、347等的2倍。该钢在具有良好的强韧性的同时，还具有很好的工艺性、耐蚀性和抗高温氧化能力，在253℃低温具有高的强度和良好的韧性，同时也具有很好的高温性能。此钢种广泛的应用在航空和低温领域。虽然强度高，但是仍然可以用生产普通奥氏体不锈钢的方法生产。

化学成分：碳C：≤0.08锰Mn：8.0~10.0硅Si：≤1.00铬Cr：18.0~20.0镍Ni：5.0~7.0磷P：≤0.06硫S：≤0.03氮N：0.15~0.40 0Cr21Ni6Mn9N(Nitronic40)的耐腐蚀性能：此钢种具有良好的耐腐蚀性能，在医药，化工，海洋环境中耐蚀性在304和316中间，其抗高温氧化能力大于304。由于只含有0.04％的碳，对晶间腐蚀不敏感，焊接材料可不经过热处理直接使用。不过，与304L一样，当长时间在538～871℃温度区间内加热时，有晶间腐蚀倾向。在热的氯化盐溶液中，此钢耐晶间腐蚀能力与304和304L相当。固溶态和敏化态试样在海洋大气环境下暴露3年半也无应力腐蚀倾向。 0Cr21Ni6Mn9N(Nitronic40)的工艺性能： 0Cr21Ni6Mn9N(Nitronic40)很容易锻造成型，对于尺寸大于10cm的坯子要求在871℃以下装炉，然后加热到1204℃，最终热加工温度不低于927℃。除了由于变形抗力较普通奥氏体不锈钢大之外，其他加工与普通奥氏体不锈钢一样。a焊接此钢种的各种型材都很容易焊接，为了得到与基体材料相匹配的力学性能和耐蚀性能，可以选用0Cr21Ni6Mn9NW焊丝。如果要求不是特别的严格，也可以选用其他焊丝来代替。对于低温用途，小于0.64cm的材料可以用0Cr21Ni6Mn9NW焊接，对于大于0.64cm的材料，要求选用镍基合金来做焊丝。b热处理在1066～1211℃温度区间内保温，然后快冷。奥氏体不锈钢的力学性能不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度 15~80℃范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。奥氏体不锈钢的工艺性能 1. 焊接性能

AOD炉冶炼含氮不锈钢氮成分控制的研究

第42卷　第7期　2007年7月钢铁 Iron and Steel 　Vol.42,No.7 J uly 2007 AOD 炉冶炼含氮不锈钢氮成分控制的研究李学锋1,2,　李正邦2 (1.太原钢铁(集团)公司品质部,山西太原030003;　2.钢铁研究总院冶金工艺研究所,北京100081) 摘　要:对氮在不锈钢熔体中溶解的热力学和动力学行为进行了理论分析,指出氮在不锈钢熔体中溶解度随钢水温度降低和铬、锰、钼含量增加而升高,而随着镍和碳含量的增加而降低;对AOD 炉冶炼不锈钢吹氮合金化工艺控制模型进行了理论研究和实际应用,指出在AOD 炉中氮含量随着钢水碳含量、温度、供氧强度、吹氩强度的变化而变化,该工艺适合冶炼钢种的氮含量小于该钢种在常压下理论氮溶解度的90%,为保证氮成分精度,以小于80%为宜。关键词:Fe 2Cr 2Ni 2Mn 2Mo 熔体;热力学;动力学中图分类号:TF704.2 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007)0720018204 Study of Controlling Nitrogen Content of N 2B earing Stainless Steel During AOD Process L I Xue 2feng 1,2,　L I Zheng 2bang 2 (1.Quallity Department ,Taiyuan Iron and Steel (Group )Co.,Taiyuan 030003,Shanxi ,China ;2.Institute of Metallurgical Technology ,Center Iron and Steel Research Institute ,Beijing 100081,China )Abstract :The solution of nitrogen in molten stainless steel was studied thermodynamically and kinetically.The re 2sults showed that the solubility of nitrogen is increased with decreasing temperature and increasing Cr ,Mn ,Mo con 2tent.The theory and practice of nitrogen alloying model by blowing nitrogen into AOD were studied ,and it was in 2dicated that nitrogen content is changed with the changing of carbon content and temperature of molten ,oxygen and argon gas flowing rate.The process is suitable to produce N 2bearing stainless steel which nitrogen content value be 2low 90%and to assure the accuracy of nitrogen content control ,the nitrogen content should be below 80%of solu 2bility under normal pressure. K ey w ords :Fe 2Cr 2Ni 2Mn 2Mo molten ;thermodynamic ;kinetics 作者简介:李学锋(19632),男,硕士,教授级高级工程师; E 2m ail :lixf @https://www.360docs.net/doc/e110992758.html, ; 修订日期:2007204206 氮元素在不锈钢中可以扩大并稳定形成奥氏体组织,在镍当量计算中,氮当量是镍的30倍;氮作为固溶强化元素可以提高奥氏体不锈钢的强度,每增加0.01%的氮可以提高奥氏体不锈钢的室温强度6～10M Pa ,对350℃时的高温强度提高4～7M Pa ,且并不降低它们的塑韧性指标[1];氮还可以显著改善奥氏体不锈钢和双相不锈钢的耐一般腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的性能;在双相不锈钢中氮能够减轻铬、钼等元素在两相中的差异,维持足够的相平衡,改善钢的焊接性能。含氮不锈钢的增氮工艺基本可以分为2类[2]:用富氮合金进行合金化;用氮气增氮。氮气增氮工艺可采用真空感应炉、氩氧炉、等离子炉等装备进行冶炼,需要根据炉容量的大小、钢中氮含量的要求以及氮成分允许的波动范围等具体情况进行合理选择。其中AOD 炉由于其侧吹气体流量调节范围大而且具有良好的动力学条件,气体类型切换自由,是一种适合于在敞开气氛中进行中低氮含量不锈钢工业化生产的工艺。 1　氮在Fe 2Cr 2Ni 2Mn 2Mo 熔体中的溶解度 1.1　氮在铁液中的溶解度氮气在纯铁液中的溶解反应为: 12 N 2(g )=[N ](1) 据西华特定理,得 lg w ([N ])=12 lg P N 2+lg K N -lg f N (2)式中,w ([N ])为钢水中氮的质量分数;P N 2为[N ]在体系中的平衡分压;f N 为钢液中[N ]的活度系数;K N 是式(1)的反应平衡常数。 lg K N =-188.1/T -1.246 (3)1.2　Fe 2Cr 2Ni 2Mn 2Mo 熔体中氮活度系数的计算对于Fe 2Cr 2Ni 2Mn 2Mo 多组元合金,Wagner 定

奥氏体不锈钢最基本的特征

奥氏体不锈钢最基本的特征不锈钢通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni 钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳

超级奥氏体不锈钢的性能

254SMO、AL－6XN等超级奥氏体不锈钢性能 1.1 化学成分与金相组织一些主要高合金奥氏体不锈钢的主要化学成分在表1中给出。其中AL－6XN 和254 SMO为典型的6钼超级奥氏体不锈钢，而654 SMO为典型的7钼超级奥氏体不锈钢。超级奥氏体不锈钢的基本金相组织为典型的，百分之百的奥氏体。但由于铬和钼的含量均较高，很有可能会出现些金属中间相，如chi和σ相。这些金属中间相常常会出现在板材的中心部位。但是如果热处理正确，就会避免这些金属中间相的生成，从而得到近百分之百的奥氏体。254 SMO 的金相组织没有任何其它金属中间相。该组织是经在1150～12000C温度下热处理之后得到的。在使用过程中，如果出现了少量的金属中间相，它们也不会对机械性能和表面的耐腐蚀性能有很大的影响。但是要尽量避免温度范围600～10000C，尤其是在焊接和热加工时。 1.2 机械性能奥氏体结构一般具有中等的强度和较高的可锻性。在加入一定量的氮之后，除提高了防腐能力外，在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同时，高氮超级奥氏体不锈钢还具有很高的机械强度。其屈服强度比普通奥氏体不锈钢要高出50～100％。在室温和较高温度下氮对机械性能的影响分别在表2和表3有所显示。

如表2和表3所示，在所有温度下机械强度均随氮含量的增加而提高。尽管强度增加了许多，但超级奥氏体不锈钢的延伸率仍然很高。甚至高于许多低合金钢的延伸率。这主要是由于其较高的含氮量和与之相关的另一个特点——高加工硬化率，见图2和图3。因此经冷加工成型的部件就可获得很高的强度。可利用这一特性的用途包括较深井中的管道及螺栓等。和普通奥氏体不锈钢一样，超级奥氏体不锈钢的低温性能也是很好的。超级奥氏体不锈钢的抗撞击及抗断裂能力是很高的，并且只有在低达－196℃时才会略有下降。 1.3 物理性能物理性能主要取决于奥氏体结构，同时也部分地取决于材料的化学成分。就是说超级奥氏体不锈钢较普通奥氏体不锈钢，如304或316型，在物理性能方面是没有很大区别的。表4列出不同合金的一些典型物理性能值。在结合部位上可能会出现一些变形。虽然镍基合金的热膨胀度一般较低，但其较差的导热性正好将其这一优点抵消。这些物理性能在设计用不锈钢制作部件或不锈钢与其它合金连接时，具有很重要的意义。 2 超级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能在很大程度上，奥氏体不锈钢的发展是为了满足各种环境中对防腐性能的要求。许多合金曾是被设计用于一种特定环境的，随后其应用范围发展得越来越广泛。因此，对超级奥氏体不锈钢的选用，其耐腐蚀性能是一个很重要的依据。这里主要介绍均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂。 3.1 均匀腐蚀提高不锈钢稳定性的最重要合金元素为铬和钼。超级奥氏体不锈钢中这些成分的含量均较高，因此在各种溶液中都显出很好的耐腐蚀性。在有些环境中，硅、铜和钨等元素的添加可进一步提高材料的耐腐蚀性。图1所示是一些奥氏体不锈钢在纯硫酸中的等腐蚀速度曲线图。可以看出，合金含量较高的不锈钢，如904L，254 SMO和654 SMO等，在较大浓度和温度范围内比普通型奥氏体不锈钢，如304和316等，具有更好的耐腐蚀性。该图同时也显示了高硅不锈钢SX具有非常强的，抵抗浓硫酸的能力。图1 一些奥氏体不锈钢在纯硫酸中的等腐蚀速度曲线图，腐蚀速度为0.1毫米/ 年说明在特定环境中抗均匀腐蚀能力的另一个方法是测量造成每年0.1毫米(或每年0.5毫升)腐蚀速度的温度。表5例出了一系列浓度不同的化学溶液。这些溶液都是在化学生产中较常见的，同时也给出了不同钢种在这些溶液中腐蚀速度为0.1毫米/年时的临界温度。可以看出，临界温度随着合金含量的增加而提高。在所有溶液中超级奥氏体不锈钢，如254 SMO和654 SMO的临界温度都是最高的，