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0Cr18Mn13Ni3N虽一种以锰和氮代替大部分镍的奥氏体不锈钢, 其特点是具有高屈服强度,良好的耐应力腐蚀破裂性能,低导磁率(甚至大变形量冷加工之后)和优良的低温性能,并且易于焊接。该钢种还可通过冷变形获得更高的强度。主要应用在弱腐蚀条件下承受较重负荷的设备或构件,如热交换器、压力容器、配管和管线等;也用于低温下工作的设备,如贮槽、阀门和导管等。
1Cr18Mn8Ni15N系以Mn,N代替18-8不锈钢中部分Ni而发展的节Ni不锈钢。 这种钢的特点是强度较18-8钢高,可用来制造较低温度下稀硝酸中工作的化工设备,如稀硝酸地下贮槽、硝铵真空蒸发器等。
00Cr22Ni13Mn5Mo2N是一种用适量锰和氮代替部分镍的奥氏体不锈钢,其特点是由于铬、钼和氮等元素的良好搭配及氮的强化作用,在具有优良耐蚀性的同时,又有较高的强度。同时该钢种在低温下韧性很好,在中等高温下也有相当高的强度,还可以通过冷变形进行强化。另外该钢还具有无磁的特性,即使在相当大的冷变形之后磁性也很低。这种钢主要用于既要求良好耐蚀性又承受较强负荷或磨损的设备及构件,比如化学和石油化学工业中的泵、阀门、链条、筛网及其他承力部件,也用于海水装备、如船用轴、锚链、电缆和热交换器等。
我国不锈钢的发展和现状
我国用电弧炉大量生产不锈钢系在1949年以后,早期先生产Cr13型马氏体不锈钢,掌握生产技术后,大量生产18-8型Cr-Ni奥氏体钢,例如1Cr18Ni9Ti,则始于1952年。随后,为适应国内化学工业发展的需要,又开始生产含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。为了节约贵重元素镍,自1959年起开始仿制以MnN代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N1958年向AISI 204钢中加入Mo2%-3%,研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo)用于全循环法尿素生产装置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初,开始工业试制1Cr17Ti,1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等无镍铁素体不锈钢,并开始研究耐发烟硝酸腐蚀的高硅不锈钢1Cr17Ni14Si4ALTi(相当于苏联牌号ЭИ654),此钢种实际上是一种α+γ双相不锈钢。60年代开始,由于国内化工、航天、航空、原子能等工业发展的需要以及采用电炉氧气炼钢技术,一大批新钢种,如17-4PH,17-7PH,PH15-7Mo等沉淀硬化不锈钢,含C≤0.03%的超低碳不锈钢00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及无Ni的Cr-Mn-N不锈钢1Cr18Mn14Mo2N(A4)相继研制成功并投入了生产。70年代起,为解决化工、原子能工业中所出现的18-8型Cr-Ni钢的氯化物应力腐蚀问题,一些α+γCr-Ni双相不锈钢相继研制完成并正式生产和应用,主要钢号有1Cr21Ni5Ti,00Cr26Ni6Ti,00Cr26Ni7Mo2Ti,00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是为了解决瑞典牌号3RE60焊后易出现单相铁素体组织,导致耐蚀性和韧性下降而发展的含N、Nb的α+γ双相不锈钢。到80年代,为解决氯化物的点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀破坏又研制和仿制了含N的第二代α+γ双相不锈钢,如00Cr22Ni5Mo2N00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等,不仅使我国的双相不锈钢形成了系列,而且还深入研究了它们的组织和性能以及N在双相不锈钢中的作用机制。
不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示:
①.热膨胀系数
因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀-温度曲线的斜率,瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率,两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示,通常是用长度表示。
②.密度
物质的密度是该物质单位体积的质量,单位是kg/m3或1b/in3。
③.弹性模量
当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时,单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为1b/in3或N/m3。
④.电阻率
在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻,单位用Ω·m,μΩ·cm或(已废的)Ω/(circular mil.ft)来表示。
⑤.磁导率
无量纲系数,表示物质易被磁化的程度,是磁感应强度与磁场强度之比。
⑥.熔化温度范围
确定合金开始凝固和凝固完了的温度。
⑦.比热
单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGs制中二者比热的数值相同,因为热量的单位(Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的,因为能量的单位(J)是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b·0F)及J/(kg ·k)。
⑧.热导率
物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时,那么热导率定义为单位时间传导的热量,热导率的单位为 Btu/(h·ft·0F)或w/(m ·K)。
⑨.热扩散率
00Cr12Ni10AlTi钢的焊接性能良好,不论是在退火状态还是在时效条件下均易于焊接。可使用惰性气体保护焊和手工电弧焊等焊接方法。焊接材料宜采用与母材相同的化学成分。不必焊前预热和焊后退火。焊后进行480℃时效处理,可获得与母材相近的强度和韧性。
此钢易于热加工,热加工的温度范围为1038-1230℃。为了得到细化的晶粒和 机械性能,终加工温度应限制在816-927℃范围内, 在终加工温度范围内应尽可能加大变形量,至少应为20% 。加工后空冷到室温即可。
00Cr12Ni10AlTi钢在大气中的耐蚀性相当于0Cr19Ni9和Cr17型铁素体钢, 在盐雾试验中,钢的耐蚀性稍低于1Cr17而优于1Cr13。在沸腾20%H3PO4,60%醋酸,25%和65%HNO3中,其耐蚀稍好于1Cr13,但不如0Cr19Ni9和1Cr17。