元素含量對奧氏體不銹鋼性能的影響奧氏體不銹鋼含有較多的Cr、Ni、Mn、N等元素。與鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼除了具有較高的耐腐蝕性外，還有許多優(yōu)點(diǎn)。它具有很高的塑性，容易加工變形成各種型材，如薄板、管材等；加熱時沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即沒有Y和a之間的相變，焊接性好；低溫韌性好，一般情況下沒有冷脆傾向；奧氏體不銹鋼不具有磁性。由于奧氏體不銹鋼的再結(jié)晶度比鐵素體不銹鋼的高，所以奧氏體不銹鋼還可以用于550r以上工作的熱強(qiáng)鋼。奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣的不銹鋼，約占不銹鋼總產(chǎn)量的2/3。由于奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的不銹鋼酸性、抗氧化性、高溫和低溫力學(xué)性能、生物相容性等，所以在石油、化工、電力、交通、航天、航空、航海、能源以及輕工、紡織、醫(yī)學(xué)、食品等工業(yè)上廣泛應(yīng)用。1.高鉬（Mo>4%）奧氏體不銹鋼高鑰奧氏體不銹鋼的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因?yàn)楹€量高，所以在耐還原性酸和耐局部腐蝕方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蝕環(huán)境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N鋼，由于氮的加入，奧氏體更加穩(wěn)定，由于鐵素體的生成，a（X）等脆性相的析出受到一定抑制。00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此鋼含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo與Cu的復(fù)合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl離子的水介質(zhì)中耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕的能力有顯著提高，圖1?圖4系在不同溫度HSO、HPO和含F(xiàn)-50%HPO中耐全面腐蝕和在氯2 4 3 4 3 4化物水介質(zhì)中耐應(yīng)力腐蝕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?0Cr20Ni25Mo4.5Cu比18-12-2型不銹鋼的耐蝕范圍有所擴(kuò)大。圖100Cr20Ni25Mo4.5Cu在圖100Cr20Ni25Mo4.5Cu在H2SO4中的腐蝕圖200Cr20Ni25Mo4.5Cu在H3PO4中的腐蝕（W0.1mm/a）圖300Cr20Ni25Mo4.5Cu在50°C含HF的50%PQ溶液中的腐蝕圖400Cr20Ni25Mo4.5Cu鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能。一外加應(yīng)力；。02一鋼的屈服強(qiáng)度；CaC+CuC-40%CaC+lg/1CuC/11°00C;MgC—35%MgC（154C，充氣）12l2 l2 l2 l2 l2當(dāng)Cr17Ni14Mo2和Cr17Ni13Mo3以及00Cr18Ni14Mo2等耐腐蝕性不能滿足使用要求時，此類含Mo約4.5%的高鉬不銹鋼則是可供選擇的理想牌號。2.超級奧氏體不銹鋼當(dāng)Cr-Ni奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值(PREN=Cr%+3.3XMo%+16XN%)340時,便稱為超級奧氏體不銹鋼。超級奧氏體中的Cr、Mo、N含量都比普通奧氏體不銹鋼高出很多。表1列出了幾種超級奧氏體不銹鋼的商品牌號、化學(xué)成分標(biāo)號和它們的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量(PREN)值。超級奧氏體不銹鋼主要是為了解決在苛刻腐蝕條件下原有的Cr-Ni奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等性能的不足而發(fā)展起來的。氮在奧氏體不銹鋼中的大量應(yīng)用為此類鋼的發(fā)展創(chuàng)造了條件。超級奧氏體不銹鋼的出現(xiàn)還填補(bǔ)了過去Cr-Ni奧氏體不銹鋼與高竦耐蝕合金之間沒有高耐點(diǎn)蝕和高耐縫隙腐蝕不銹鋼的空白。超級奧氏體不銹鋼性能的最大特點(diǎn)是在苛刻的腐蝕環(huán)境中，此類鋼的耐

點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能優(yōu)異，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原有的所有奧氏體不銹鋼，還可與些知名的竦基耐蝕合金相媲美。表1幾種超級奧氏體不銹鋼牌號和PRE值商品牌號化學(xué)成分標(biāo)號①PRE值934LNOO('r2ONi25MnFMQ6/7Ni\1/0,2Cu41AHoy24OOCr24NiL8Mn6MM/fiNO.3/0.544Crunifer1925hM。OOCr2QNi25Mo6/7NO.1/0.44UranusSB8OOCr25Ni25Mo4/6N>41-5AL6XN00Cr2lNi25Mo6/?N0.1/0*345254SMO00Cr20Nil8Mo6/7CuN0ins/0.2543654SMOOOCr2lNi22Mo7/8Mr]3CuNO,555圖5和表2系超級奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能與各種Cr-Ni奧氏體不銹鋼性能的比較?？梢钥闯龀墛W氏體不銹鋼254SMO(00Cr24Ni22Mo6.5CuN)和AL6XN(00Cr21Ni25Mo6.5N)性能最佳圖5在10%FeCl3溶液中，PRE值對產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的臨界溫度的影響。與?；點(diǎn)蝕(△與▲:鱗隙腐蝕；■與▲:含N鋼254.251SMO和6XN均為超級奧氏體不銹鋼

表2各種Cr-Ni奧氏體不銹鋼焊前焊后產(chǎn)生縫隙腐蝕的溫度的比較不銹鋼CCT/r焊前焊后304L<-2.5<-2.5316LV—2.5<-2.5317LV—2.5<-2.5317LM53904L7.57.534L1131.4439(00*18Nil3Mo4.5N)118JS7002012.5AL6X3530254SMO4331表3列出了兩種超級奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能。由于鋼中高M(jìn)o、高N量的強(qiáng)化作用，超級奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度約比普通Cr-Ni奧氏體不銹高50%，雖然塑、韌性稍有降低，但并不影響超級奧氏體不銹鋼的工程應(yīng)用。表3兩種超級奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能牌號/MPaS(%)硬度/HB254SMO河50>30023597*6XN76837950W0h由于超級奧氏體不銹鋼中Cr、Mo、N量高，在冶金廠生產(chǎn)和用戶使用此類鋼時的難點(diǎn)是：冶煉時高氮量的控制；鋼的熱塑性差，熱加工工藝的掌握；在熱加工、熱處理和焊接過程中，X（。）相等脆性相易析出的防止等等。3.高硅奧氏體不銹鋼高溫、高濃度（超過共沸濃度特別是高于85%）的硝酸具有非常強(qiáng)的氧化性；高溫、高濃度（390%）硫酸與中、稀濃度的硫酸的強(qiáng)還原性不同，前者具有非常強(qiáng)的氧化性，為了解決這些強(qiáng)氧化性酸的腐蝕，僅含格是不夠的，因而促進(jìn)了高硅（34%）奧氏體不銹鋼的發(fā)展。00Cr18Ni15Si4（Nb）在硝酸濃度高于沸騰濃度（368.4%）時，此鋼具有良好的耐腐蝕性。在高濃度硝酸中，其腐蝕率^0.25mm/a。由于焊接性較好，可作為濃硝酸容器用鋼。但是為了防止磁鋼焊后的碳化物和碳、氮化物析出，使耐蝕性降低，鋼中含C量要求非常低（0.01%）。00Cr9Ni25Si7（Nicrofer2509Si7）此鋼系德國克虜伯公司發(fā)展的。鋼中銘量僅9%，遠(yuǎn)低于一般奧氏體不銹鋼的銘量（17%-18%），其目的是為了使此種高硅鋼具有可接受的熱加工性。由于鋼中硅量高，故此鋼仍具有不銹性。同時，高竦量也可使此鋼在高硅量條件下獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，但竦量太高，會有Fe5NiSi2金屬間化合物析出而使鋼的性能惡化。此鋼的強(qiáng)度比4%Si鋼高，但是延伸率仍可高達(dá)70%，這有益于板式換熱器的冷加工的成形。00Cr9Ni25Si7鋼的

耐濃硫酸性能的等腐蝕圖見圖6,結(jié)果是令人滿意的。圖6幾種不銹鋼在濃硫酸中的等腐蝕圖00Cr11Ni22Si6Mo2Cu（SS-920）是20世紀(jì)九十年代國內(nèi)開發(fā)的耐高溫，高濃度硫酸用奧氏體不銹鋼，除高硅外，還含2%Mo和1%Cu，以便更適用于硫酸用途。此鋼的力學(xué)性能、耐蝕性、冷成型性和焊接性等與前述00Cr19Ni25Si7鋼有許多類似之處。此鋼具有良好的耐高溫、高濃度硫酸腐蝕性能，高塑性，較好的冷成型性；但焊接性能也較差，必須采用激光焊且焊后需固溶處理，才能保證鋼的綜合性能。圖7是此鋼在＞90%濃硫酸中的耐蝕性。圖7SS-920在濃硫酸中的等腐蝕率曲線（0.1mm/a）4.以錳、氮代鎳的奧氏體不銹鋼猛和氮均為奧氏體形成元素，特別是氮，其在鋼中形成奧氏體的能力約為竦的30倍。猛形成奧氏體的能力雖然較弱，僅為竦的二分之一，但猛穩(wěn)定奧氏體的能力很強(qiáng)，而且還能顯著提高氮在鋼中的溶解度，從而可提高氮向鋼中的加入量，所以為獲得奧氏體組織，以猛、氮相結(jié)合代竦是最佳匹配，成為了既能獲得奧氏體組織又能節(jié)約銘竦奧氏體不銹鋼中竦的主要合金化方向。據(jù)統(tǒng)計，全世界的竦產(chǎn)量中每年約有60%用于生產(chǎn)不銹鋼。竦是比較稀缺且價格昂貴的元素，特別是在戰(zhàn)爭時期，由于竦也是戰(zhàn)略物資，因此竦的供應(yīng)更為緊張；而在和平時期，不銹鋼的成本和售價也常隨竦價的漲跌而波動。為此，自20世紀(jì)30年代起，德、美諸國便開始了以錳、氮代竦的銘錳奧氏體不銹鋼的研究，至20世紀(jì)40年代便取得成效，開發(fā)了銘錳（氮）系奧氏體不銹鋼。一般認(rèn)為，目前已有的以錳、氮代竦的一些銘錳奧氏體不銹鋼牌號與其所希望代替的銘竦奧氏體不銹鋼相比，是一類雖然強(qiáng)度高但耐蝕性、成型性（包括熱加工性）和焊接性等均相對較低的一類節(jié)竦不銹鋼。近來，由于向鋼中加入高氮量的工藝、技術(shù)、裝備的進(jìn)步，國內(nèi)外不僅在大力開發(fā)高氮高強(qiáng)度的銘錳奧氏體不銹鋼，而且對不加錳僅向鋼中加入氮而開發(fā)的無錳、低竦、高氮和無錳、無竦、高氮奧氏體不銹鋼的研究已取得了引人注目的進(jìn)展，引起了國內(nèi)外的日益廣泛的關(guān)注。AISI200系銘錳奧氏體不銹鋼AISI201（1Cr17Mn6Ni5N）和AISI202（1Cr18Mn8Ni5N）。為了節(jié)竦，AISI201和AISI202所對應(yīng)著代替的Cr-Ni奧氏體不銹鋼的牌號是AISI301和302。表4列出了AISI201和202與希望它們替代的AISI301和302力學(xué)性能的對比，可以看出AISI201和202的屈服強(qiáng)度比AISI301和302高達(dá)30%以上。這雖然在一定程度上彌補(bǔ)了Cr-Ni奧氏體不銹鋼固溶態(tài)強(qiáng)度偏低的不足，但也給習(xí)慣按301、302和304的性能進(jìn)行生產(chǎn)、加工和使用時帶來了諸多困難和不便。表4AISI201和202與AISI301和302的室溫力學(xué)性能牌號cr^/CN/mm:z)ct0J(N/mnr)■徵喚’HRBAISI2018053779。2027203775590AISI30J75827660853026212765085表5列出了1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N的耐品間腐蝕性能并與0Cr18Ni9（304）進(jìn)行了對比?？梢钥闯?，固溶態(tài)的201和202和304均無晶間腐蝕敏感性，而敏華態(tài)則均對晶間腐蝕敏感。但在硝酸中，不論敏化態(tài)還是固溶態(tài)，304鋼的耐蝕性均優(yōu)于201、202,而敏化態(tài)，201和202的耐腐蝕性則更遠(yuǎn)低于304。表5AISI201和202與304晶間腐蝕敏感性對比."牌號硝酸法^/(nim/a)硫酸十硫酸銅法?固洛態(tài)敏化態(tài)固溶態(tài)敏化態(tài)AISI201'44824,21無品間腐蝕有晶間腐蝕AISI202—0.670 !27.22無晶間腐蝕有晶間腐蝕AISJ3040.280k64無晶間腐蝕有晶間腐蝕

低竦高錳的AISI205(1Cr17Mn15Ni1.5N0.3)鋼較AISI201加工低化傾向小，希望用于旋壓和特殊的深拉伸以及無磁、低溫等用途。211鋼系在AISI201的基礎(chǔ)上提竦、去氮加銅。得到：低冷加工低化鋼211(0Cr16.5Mn6Ni5.5Cu1.7)和冷鐓用鋼204Cu(1Cr16.5Mn8Ni3Cu3N)。提竦和加銅可降低鋼的冷加工低化傾向。竦和銅均穩(wěn)定奧氏體，提高鋼的層錯能。去氮，把鋼中氮量降到^0.05%,可使氮的固溶強(qiáng)化作用下降，以降低鋼的冷成型性因子(f)(見圖8)，有益于改善鋼的冷成形性。CJ牛Z與目咨您0.06圖8氮對211鋼的冷成形性因子的影響圖9211鋼的冷加工低化行為CJ牛Z與目咨您0.06圖8氮對211鋼的冷成形性因子的影響圖9211鋼的冷加工低化行為圖9是211鋼的冷加工低化行為?？梢钥闯?11鋼的冷加工低化敏感性低于AISI201，但與AISI304相近。211的沖孔，打印、彎曲、拉伸、等也與AISI304相同，是一種在冷成形性方面可與304互換的銘錳系鋼。在改進(jìn)型201鋼基礎(chǔ)上加入2.0%?4.0%Cu，形成了204Cu系不銹鋼(0Cr17Mn8Ni2.5Cu3N)，雖然含氮量要求在0.05%?0.25%范圍內(nèi)，但由于氮對冷成型性的不利影響，而又希望氮量盡量低的一種牌號。為了節(jié)竦，此鋼的含竦量在1.5%?3.5%區(qū)間內(nèi)，此鋼主要用于冷鐓用途。高耐腐蝕鋼216(0Cr20Mn8.5Ni6Mo2.5N0.4)是向AISI201鋼中加入2.0%?3.0%Mo,提高銘量到約20%，提高氮量到0