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      雙相不銹鋼

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      雙相不銹鋼中主要合金元素作用有哪些

      來源:至德鋼業 日期:2021-03-30 02:29:05 人氣:413

       一般認為,理想的雙相不銹鋼兩相組織比例為鐵素體與奧氏體相比例之比約為1:1的相組成。雙相不銹鋼中含有眾多的形成元素,這些元素之間的相互作用十分復雜,特別是主要組成元素鉻、鉬、鎳、氮,他們之間的配比對雙相不銹鋼產品的性能起到至關重要的決定性作用。這些主要合金元素在雙相不銹鋼中作用主要為:


      一、鉻(Cr)


        鉻是典型的鐵素體形成元素,是不銹鋼中的主要合金元素,它降低鋼的鈍化電流,使雙相不銹鋼易鈍化,保持鈍化膜的穩定性,并能提高鈍化膜破壞后的修復能力,使鋼的再鈍化能力增強。鉻能夠顯著提高鋼的抗高溫氧化和耐蝕性能。但是鉻含量的增加會促使各類金屬間相的析出,而顯著降低雙相不銹鋼的塑性、韌性及耐腐蝕性能。通常,雙相不銹鋼中鉻元素的含量一般控制在22%-27%范圍內為宜。


      二、鎳(Ni)


        鎳是強烈形成并穩定奧氏體相的元素,這就意味著向鐵基合金中添加一定量的鎳能夠使晶體結構發生改變,促使體心立方(鐵素體)向面心立方(奧氏體)的轉變。鎳能夠增強材料在酸性介質或非氧化性介質中的耐蝕性能。鐵素體不銹鋼含有極微量的鎳甚至不含鎳,雙相不銹鋼中一般含有4%-7%的鎳,而300系列奧氏體不銹鋼含鎳量則要求不低于8%。正是這種面心立方結構才決定了奧氏體不銹鋼具有優異的韌性。而雙相不銹鋼由鐵素體和奧氏體兩相組成,奧氏體的面心立方結構也極大增強了雙相不銹鋼整體韌性。在鉻、鉬含量不變的情況下,其耐蝕性能隨著鎳含量的加大而提高。向奧氏體不銹鋼中添加鎳元素,能夠抑制有害金屬間析出相的形成,但鎳的這種抑制作用遠遠不如氮對于雙相不銹鋼有害金屬間相的抑制作用有效。鎳在雙相不銹鋼中最主要的作用是控制奧氏體組織結構的比例。


      三、鉬(Mo)


        鉬是顯著提高雙相不銹鋼耐點蝕性能的重要元素,鉬同時富集在靠近基體的鈍化膜中,提高了鈍化膜穩定性,其耐點蝕能力約為鉻的3倍。鉬是鐵素體形成元素,也是σ相的富含元素,會促使σ等金屬間相的析出,增加脆性傾向。因此,雙相不銹鋼中鉬的含量通常小于4%。鉬元素會富集在靠近基體的鈍化膜中,可以提高鈍化膜的強度,增強局部腐蝕性能,尤其是抗氯離子點蝕性能,提高低PH值的高濃氯化物中的保護性,又可以提高材料在硫酸、磷酸及有機酸等還原性介質中的耐蝕性能。鉬在雙相不銹鋼中最重要的作用是增強耐蝕性的能力。


      四、氮(N)


        氮是強奧氏體形成元素,對改善不銹鋼的機械性能和腐蝕性能非常有效。它是固溶強化最有效的元素,能夠顯著提高鋼的強度。氮在提高鋼的強度的同時,還能夠增強鋼的韌性氮能夠延緩金屬間相的形成,使得雙相不銹鋼具有足夠的時間進行加工和制造。氮具有較好的固溶強化作用,并增強細晶強化的效果。氮還可以抑制因含高鉻和鉬帶來的易形成。相的傾向。


        氮能夠促使鉬向鐵素體相轉移,可以提高奧氏體相的耐縫隙腐蝕和孔蝕的能力。對于氮元素,在奧氏體與鐵素體中的含量差異非常明顯,氮在奧氏體中的含量遠大于在鐵素體中的含量,主要由于:氮為間隙元素,擴散速率快;氮是奧氏體形成元素,在奧氏體相中溶解度比鐵素體高。氮對雙相不銹鋼中鐵素體相和奧氏體相起到平衡作用。隨著氮元素的增加,點蝕引發和隨后向基體的進一步擴展的阻力增加。雙相不銹鋼中一般加入幾乎接近溶解度極限含量的N,只有鐵素體形成元素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮達到平衡,才能獲得期望的雙相組織。


      五、錳(Mn)


        錳也是奧氏體形成元素,作用相當于鎳元素的二分之一。錳在雙相不銹鋼中主要是代替一部分Ni,節省一定的生產成本,提高經濟效益。一般情況下,不銹鋼中都會有一定量的錳。錳可以降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻過程中增加奧氏體的穩定性,抑制奧氏體的分解。能夠提高雙相不銹鋼的強度和臨界縫隙腐蝕溫度,也可以提高材料的拉伸性能。但其對耐點蝕性能不利,錳會與鋼種的S形成MnS夾雜,成為點蝕萌生的優選部位,加入Mo可以降低Mn的不良影響。


      六、碳(C)


        碳元素的作用之一是對基體組織晶體點陣類型的影響,碳是最強的奧氏體形成元素,促進奧氏體生長,擴大奧氏體相區。碳還可以增加鋼的強度。但是碳會形成金屬間碳化物,碳化物的析出對鋼的力學性能、晶間腐蝕和耐孔蝕能力都具有有害的影響。


      本文標簽:雙相不銹鋼 

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