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含氮元素的奥氏体不锈钢的发展历程及现状

作者:admin 发布时间:2021-07-22 08:47:43点击:


长期以来,氮一直被认为是对钢的性能产生负面影响的一个因素,因为直到20 世纪初才开始研究将其用作钢合金元素。 Andrew 是第一个发现氮对钢的机械性能的影响及其在稳定奥氏体中的作用的人。 1920 年代。 Adcodk在一项研究中得出了类似的结论,该研究表明,氮可以提高钢的强度,而氮的加入可以提高不锈钢的耐腐蚀性能。随后对可以提高铁铬合金强度的氮的研究得到了进一步的发展和研究。 1940 年代,Uhlig 发现了氮对耐腐蚀性的有益影响。镀金的机械性能和耐腐蚀性能的有益效果,镍资源的相对稀缺,氮合金逐渐成为大家的研究热点,并开发了潜在的性能和工艺技术。 AODT 技术可以用氮气代替其他合金。人们开始研究使用氮来代替镍。德国首先研制出不锈钢,用氮、锰等元素代替部分镍,美国也研制出高水平的技术。 1950年代锰奥氏体不锈钢,即AISI200系列,含氮量在0.10%-0.25%之间,常用钢种为Cr18Ni5Mn8N0.15。氮作为不锈钢合金元素的机理研究不断深化和拓展。 1960年代后期,德国开发了一种名为“Nitronic”的钢种,其Mn和N含量高、强度高、低温韧性好、耐腐蚀性能好。由于现有的奥氏体不锈钢主要用于奥氏体不锈钢(60%70%)和双相不锈钢,氮主要集中在这两种类型中作为合金元素,这也与合金成分和氮有关。相关的。受其影响,逐渐衍生出一系列含氮不锈钢品种。

1960年代初期,主要是高氮钢还停留在实验室阶段,各种高氮断头台都是用加压感应炉制造的。 1960年代后期,AOD精炼技术应用于炉外,在一定程度上解决了冶炼过程中的氮添加和控制问题。这一时期工业生产了高强度、耐腐蚀的Cr21Mn9Ni7N0.32,这一时期的研究主要集中在丰富和完善氮对力学和耐腐蚀性能的影响规律及相关知识,但广泛研究和促进其发展。应用程序。

1970年代,瑞典的Avesta和美国的Allegheny Ludlum先后研制出含氮合金铜钢,在以前只能通过提高Mn计来提高钢水含氮量之前获得了新的认识。 80年代至90年代,压力熔炼技术的发展为高氮钢的生产提供了良好的基础。 Nicrofer3033、P900(Cr18Mn18N0.6)、AISI934LN(18Cr18MnIN14M00.6N)、铬铁矿等。其中,P900(Cr18Mn18N0.6)挡水钢在发达国家应用广泛,目前我国也有生产,用于许多单位。 Cromanite 主要用于潮湿和高冲击摩擦的环境条件,后续生产的Nitrofer AG 具有良好的硬度、韧性和耐腐蚀性。

国内对含氮奥氏体不锈钢的研究始于1950年代,原北京钢研所肖季梅教授对高氮钢的性能进行了一系列研究。 1970年代,中国科学院金属研究所专注于高氮钢种的制备,研制出高氮无镍双相不锈钢,并进行了相关性能研究。 20世纪80年代,中国原上海钢铁研究所开始研究高氮钢,此后,越来越多的高效、科研院所将研究转向含氦钢。例如,中国科学院金属研究所、上海大学、东北大学、北京科技大学、燕山大学、昆明理工大学、中央钢铁研究院、太钢集团、太原理工大学等,Craft 进行了一系列研究工作。我国对含氮钢的研究与国外相比起步较晚,研究阶段与一些发达国家相比还比较落后,而且大多是模仿和模仿其他国家,当然Cr18Mn18N结也是在这个时期发展起来的.并已投产并应用于工程领域,但仍存在诸多问题,国内高氦钢生产受冶金设备限制,加压冶金仍是难题。另外,挡圈钢热加工时的裂纹现象没有得到很好的解决,影响产品的稳定性和生产成本。此外,316L不锈钢综合力学性能优良,但耐体液腐蚀性能和生物相容性较差,韩国中科院金属研究所通过研制出一种医用含氮、无镍奥氏体不锈钢。研究。现有316L不锈钢(Fe17Cr14Mn2M00.46N)的特点和局限性,在继承现有316L体系优越性能的同时,有效改善缺陷。由科研院所和企业共同开发的Mn18Cr18N固定环钢,用于制作发电机转子定位环,解决应力腐蚀开裂、爆炸等问题。 2006年在中国举办的第九届国际高氮钢大赛,再次推动了国内高氮钢研究的升级,为韩国高氮钢的发展提供了契机。

目前,以下类型的含氮钢是当前研究的重点。 (1)无镍高氮不锈钢。虽然不锈钢的强度大大提高,但其重量不增减。用N代替Ni具有显着的经济效益,符合环保要求,成分趋于均匀,晶粒更加细化。这类钢的强度远高于常规无氮钢,其抗点蚀能力大大提高。由于具有高强度、高冲击韧性等特性,这类钢材可以替代一些建筑工地使用的常规建筑钢材。 (2) 无磁性、耐热、高氮不锈钢。经过冷塑性变形后,钢材的屈服强度几乎可以达到2000MPa,耐高温性能也大大提高。 (3)无磁耐磨高氮钢。这种钢的主要优点是生产成本非常低廉,但性能有所提高。这种钢是一种耐磨非磁性材料,可以通过以下方式提高这种钢的耐磨性高达70%,通常最低20% 应变的零件的塑性也可以增加高达70%。 (4) 用于核反应堆的高氮钢。该类钢可解决常规奥氏体不锈钢的放射性问题,作为连接部件和外壳的高强度结构钢,强度可提高70%,且不影响冲击韧性中间联轴器和紧固件强度不足的问题可以有效针对反应器,同时减少或避免频繁的维护。然而,对含氮钢的研究还不够充分,高氮钢的含氮量对加工和使用性能的影响、低温韧性脆性等许多理论还不够深入。因此,对高氮钢现象尚无统一看法,需要更深入的研究。


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