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鉻錳系不銹鋼近十年來的發展
2016-03-03 11:05:53
鉻錳系不銹鋼近十年來的發展
近十幾年Mn系不銹鋼發展主要圍繞著三個方面:1、經濟性亞穩奧氏體不銹鋼,2、高強度CrMnN奧氏體不銹鋼,3、超級奧氏體不銹鋼。
1、  經濟性亞穩奧氏體不銹鋼
研發的核心仍然是節鎳,廉價,良好的機械性能和成形性能。表7列出各國研發的經濟型CrMn系不銹鋼,表8列出亞穩奧氏體不銹鋼的物理性能,表9列出亞穩奧氏體不銹鋼的機械性能。
7   經濟型CrMn系亞穩奧氏體不銹鋼
鋼號
C
Cr
Ni
Mn
Mo
Cu
N
Si
P
S
204Cu
≤0.15
15.00/17.50
1.50/3.50
6.00/9.00
0.2
2.00/4.00
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-7
≤0.12
16.00/18.00
2.00/4.00
5.00/7.00
 
1.50/3.50
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-9
≤0.12
16.00/18.00
3.00/5.00
4.00/6.00
 
1.50/3.50
≤0.20
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-10
≤0.08
16.00/18.00
4.00/6.00
3.00/5.00
 
2.00/3.00
0.15
≤1.00
≤0.045
≤0.030
204M
≤0.15
15.00/17.00
1.50/3.50
6.00/9.00
 
 
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
J1
≤0.08
15.00/17.00
4.00/5.00
7.00/8.00
 
≤1.5
0.10
≤1.00
≤0.075
≤0.030
J4
≤0.10
14.00/16.00
0.80/1.20
8.50/10.00
 
≤2.0
0.20
≤0.75
≤0.075
≤0.030
 
8   亞穩奧氏體不銹鋼物理性能
鋼種
密度
g/cm3
平均熱膨脹系數10-6/℃
特定溫度下的電阻
μΩ/cm
導熱率w/cm?℃
比熱J/g?℃
彈性模量
N/mm2
熔點
0~100℃
0~500℃
100℃
500℃
0~100℃
NTKD-7
7.84
16.9
18.6
77
0.15
0.24
0.53
198000
1400/1450
NTKD-10
7.86
16.9
18.6
77
0.15
0.24
0.53
198000
1400/1450
SUS304
7.93
17
18
72
0.17
0.21
0.55
198000
1400/1450
 
9   亞穩奧氏體不銹鋼機械性能
鋼種
規格mm
抗張強度MPa
屈服強度MPa
延伸率%
硬度Hv
抗彎性R=1,180°
Er
204Cu(3%Cu)
棒φ5
962
486
-
-
-
 
204Cu(2%Cu)
棒φ5
1004
499
-
-
-
 
304
棒φ5
869
392
-
-
-
 
NTK D-7
板0.8
727
409
45
202
無裂紋
12.9
NTK D-10
板0.8
618
314
51
175
無裂紋
13.2
204M
板1
839
488
53
-
無裂紋
-
304
板1
618
314
59
170
無裂紋
13.2
J4
板1
850
490
61
210
無裂紋
13.2
 
204Cu的Ni含量較304低6%,加入3%Cu,8%Mn,≤0.25N,有著與304類似的成型性,加工硬化速率和耐蝕性。棒、線材已大量取代304,供冷鍛緊固件、彈簧、絲/繩、釘、護板、鋼帶生產。NTK D-7與204Cu基本相似。NTK D-9 、NTK D-10是在NTK D-7基礎上將Ni從~3%分別增加到~4%、~5%,N從0.25%降至0.20%、0.15%,此二鋼種強度略有降低,塑性稍有提高,鋼的成型、耐蝕性較NTK D-7稍好。NTK D-9、NTK D-10與美國AISI211類似,多用于生產板材,適于廚房設備,電氣設備,器皿,室內裝飾等使用。J4的Cr降至16%以下,Ni降至1%,加入1.5%Cu,N ≤0.20%,J4固溶處理后為單一奧氏體組織,強度及加工硬化速率高于304,成型性與304相當。但是J4Cr在16%以下,Ni僅為1%,又加入9%Mn。如圖5所示CrMn鋼中合金元素對在1000ppmCl-、80℃溶液中點蝕電位的影響。點蝕電位與Cr+3.3Mo+30N-Mn成正比,這意味著Mn的加入降低鋼的耐蝕性。圖6、表10示出了J4、409、00Cr13、439、304在30℃的3.5%NaCl溶液中的點蝕電位,409的耐蝕性(點蝕電位)與409相當。較439、304差得多。因此,J4只適用于室內的裝飾、室內用具,器皿,要求強度的弱腐蝕介質。204M有著優異的強度和塑性配合,特別在不同冷變形量下強度和塑性都比相對應的304高,適宜于做汽車機構部件,如空間構架,底盤和結構不見,燃料缶和沖擊吸收部件。
 
圖5   CrMnNiN奧氏體不銹鋼中合金元素對點蝕電位的影響
 
圖6    J4、409、00Cr13、439、304不銹鋼
在303.5%NaCl溶液中的極化曲線(擊穿電位)
10    J4、409、0Cr13、439、304在中性氯化物中耐點蝕性
鋼號
化學成分
廠家
供貨狀態
試驗溶液
點蝕電位
J4(201)
0.090C-14.78Cr-1.01Ni-9.57Mn-1.52Cu-0.15N
華光
固溶處理
30℃,
3.5%NaCL
26mV,49mV
J4(201)
0.079C-14.45Cr-0.98Ni-8.92Mn-1.42Cu-0.13N
聯眾
固溶處理
33 mV,46 mV
J4(201)
0.080C-14.22Cr-0.82Ni-9.73Mn-1.54Cu-0.16N
吳航
固溶處理
35 mV
J4(201)
0.082C-14.74Cr-0.90Ni-9.34Mn-1.45Cu-0.12N
瑞田
固溶處理
20 mV
J4(201)
0.071C-14.58Cr-0.85Ni-9.60Mn-1.46Cu-0.13N
西南
固溶處理
21 mV
409
0.007C-10.99Cr-0.20Mn-0.50Si-0.24Ti
寶鋼
退火處理
29 mV,37 mV
00Cr13
0.026C-13.60Cr-0.50Mn-0.50Si
寶鋼
退火處理
50 mV,60 mV,76 mV
439
0.016C-17.32Cr-0.091Mn-0.31Si-0.15Ti
太鋼
退火處理
213 mV,216 mV
304
0.045C-18.24Cr-8.17Ni-0.88Mn-0.24Si
太鋼
固溶處理
285 mV
 
2、  高強度CrMnN奧氏體不銹鋼
CrMnN不銹鋼具有很多重要特性:高強度,高耐磨性,高韌性、耐蝕性、無磁性,近十年來隨著冶金技術的進步,使之得到發展并已在某些工業領域應用。表11列出各國研發一些高強度CrMnN鋼。
CrMnN不銹鋼固溶處理和冷作后的機械性能是十分誘人的,鋼的屈服強度是Cr18Ni9的2.5~3倍,而且延性不低于Cr18Ni9(表12、圖7)。室溫ISO-Y沖擊韌性280J,冷至-80沖
表11   高強度CrMnN奧氏體不銹鋼化學成分(wt%)
鋼號
C
Mn
Cr
Mo
Ni
N
Cr19Mn10N0.5
0.08
10
19
-
 
0.5
Cr18Mn18N0.5
0.08
18
18
-
 
0.5
Cr21Mn23Mo0.7N1
0.08
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