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碳和氮對(duì)于不銹鋼的性能有哪些影響與作用
碳和氮對(duì)于不銹鋼的性能有哪些影響與作用
在超級(jí)鐵素體不銹鋼中,與在普通鐵素體不銹鋼中一樣,碳和氮也是最不受歡迎,但又沒(méi)有辦法完全去除的有害元素。碳和氮之所以不受歡迎,是因?yàn)樘己偷捎诠倘軓?qiáng)化而使鋼的強(qiáng)度、硬度稍有增加外,前面已經(jīng)述及(表1-1-1.表1-1-4)的鐵素體不銹鋼性能上幾乎所有的缺點(diǎn)和不足都與碳、氮有關(guān);碳和氮之所以沒(méi)有辦法完全去除是因?yàn)榇髿庵泻泻芨叩牡覠掍撚迷牧希ㄣt和廢鋼等)中也都會(huì)有碳。在煉鋼過(guò)程中(包括現(xiàn)代的AOD、VOD精煉和高真空冶煉),雖然能去除大部分或絕大部分鋼中的碳和氮,但要完全去除則是非常困難的,而且鋼中碳、氮量越低,鋼的生產(chǎn)成本也越高。
雖然碳和氮都是強(qiáng)烈形成奧氏體的元素,但是,由于超級(jí)鐵素體不銹鋼中的碳和氮量都很低,因此,對(duì)高鉻、鉬超級(jí)鐵素體不銹鋼的基體組織并不產(chǎn)生影響。
碳和氮對(duì)超級(jí)鐵素體不銹鋼性能的不良影響主要是前面已述及的形成和析出碳、氮化物所造成的(見(jiàn)表111和表1-1-4)。圖1-1-24系碳、氮、氧對(duì)25%Cr-3%MO鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響,C、N量低于0.01%才能使此鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度在0°C以下。而圖1-1-25則系C+N和倍量對(duì)鐵素體不銹鋼沖擊韌性的影響。從圖1-1-25可看出,隨鉻量提高,為了獲得較好的韌性,需要更低的C+N量,由于超級(jí)鐵素體不銹鋼含鉻量均≥25%,因而C+N量≤≤0.25%是必需的。
鋼中碳和氮由于碳化物和氮化物的形成對(duì)鐵素體和超級(jí)鐵素體不銹鋼的耐全面腐蝕、耐晶間腐蝕、耐應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等性能也都是有害的。
圖1-1-26和表系為了使鐵素體不銹鋼獲得焊后塑性和耐晶間腐蝕性能,鋼中C+N的限量??梢钥闯鰹榱耸垢弑惰F素體不銹鋼獲得焊后塑性和耐晶間腐蝕性能,含26%Cr的鋼中的C+N量應(yīng)≤100?130ppm。
圖1-1-27則系在20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O。溶液中,兩種奧氏體不銹鋼(AISI304,AISI316)和碳、氮、鎳對(duì)29%Cr型超級(jí)鐵素體不銹鋼點(diǎn)蝕、晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕性能的影響??芍?,在試驗(yàn)條件下兩種奧氏體不銹鋼既產(chǎn)生點(diǎn)蝕又產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕;不含鎳的含C+N≤110ppm的超級(jí)鐵素體不銹鋼(高純Cr29Mo2)僅有點(diǎn)蝕產(chǎn)生,當(dāng)C+N達(dá)260ppm的非高純Cr29Mo2鋼則既有點(diǎn)蝕又有晶間腐蝕;不含鎳的含C+N為70ppm的超級(jí)鐵素體不銹鋼(高純Cr29Mo4),同樣只有點(diǎn)蝕。而含2.2%Ni的和C+N量在160ppm超級(jí)鐵素體不銹鋼(非高純Cr29Mo2Ni2)和3.9%Ni含C+N為250ppm的非高純Cr29Mo4Ni3.9則均既有點(diǎn)蝕又有晶間型應(yīng)力腐蝕,但是C+N量?jī)H70ppm,而含1.8%Ni的高純Cr29Mo4Nil.8鋼則僅有點(diǎn)蝕。根據(jù)圖1-1-27的試驗(yàn)結(jié)果還可以看出C+N量高是產(chǎn)生晶間腐蝕(當(dāng)不含鎳時(shí))和晶間應(yīng)力腐蝕(當(dāng)含鎳時(shí))的必要條件,而C+N量較高且含鎳的超級(jí)鐵素體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕時(shí),表面上則系先形成擴(kuò)展型點(diǎn)蝕。
表1-1-14為了獲得耐晶間腐蝕性和焊后塑性,鋼中C+N的限量
鋼中鉻量/% | C+N量/ppm | |
耐晶間腐蝕 | 焊后塑性 | |
19 | 60?80 | <700 |
26 | 100?130 | 200?500 |
30 | 130?200 | 80?100 |
35 | ?250 | <20 |