当前位置: > > > >
编委会

金沙国际娱乐场官网:杨焕文
副 主 任
柴立元     徐志峰     高焕芝     谢  谦
周连碧     温建康     李绪忠     魏国生
张东华     
金沙国际娱乐场官网:魏国生
施行主编:叶聪阳     谢   燕
金沙国际娱乐场官网
李昌圣     杨  森     王志刚... ...
美术设计:熊燕杰    

  • 金沙国际娱乐场官网
联络我们
  • 编 辑 部:北京市石景山区西井路 19 号
  • 邮  编:100041
  • 电话/传真:010-88796961
  • 手  机: 13671000418
  • 邮箱:yytca2011@163.com
  • 广告代理:北京亿洋天成国际告白有限
  • 协作媒体:
点击排行
金沙国际娱乐场官网

金沙国际娱乐场官网

2018-03-02 16:04 来源于:华北理工大学 冶金与能源
导读:超纯铁素体不锈钢工艺已趋于成熟,可是关于极低的起点碳氮含量的超纯钢以及含铝的轻化超纯钢的生产成本较高,而且关于这类先辈的钢中还不能大规模的消费。...5wkcom备用网址
媒介

近年来,跟着不锈钢在我国的不断发展,人们关于不锈钢的质量及表面要求愈来愈高。而此中奥氏体不锈钢以其优良的强度、韧性、高腐蚀性、焊接性等一系列长处在很多范畴得到了快速开展[1]。可是在利用含镍元素的不锈钢制造医疗器械植入人体时,因为人体内特别的情况和植入东西质量侧重不可避免的会形成其腐化大概磨损,使此中含有的金属离子尤其是镍离子的溶出对人体形成必然的风险[2]。因而,无镍的不锈钢尤其是轻质的无镍不锈钢的研讨愈来愈被正视。同时,近年来废钢和镍价钱的大幅度上涨及国度关于环境保护高要求使得无镍不锈钢及铁素体不锈钢也得到了快速的开展。因而低镍和无镍的奥氏体不锈钢及经由过程低落铁素体不锈钢中的碳氮等元素获得的超纯铁素体不锈钢成为了将来不锈钢研讨的重点。

在低镍和无镍奥氏体不锈钢开展过程中呈现了许多范例的不锈钢:从新近的低镍铬锰钢,到以锰局部替换镍的铬锰钢及以锰和氮替换局部的镍的铬锰氮钢[3] ,再到如今的高氮无镍不锈钢和超纯铁素体不锈钢。本文引见了铬锰钢、高氮无镍奥氏体不锈钢及无镍的超纯铁素体不锈钢并对其将来发展方向停止了瞻望。

1 Cr-Mn钢

锰元素可包管钢中奥氏体的稳定性,并可经由过程该感化低落钢的临界淬火速度,从而包管常温下钢中的奥氏体含量[4]。因而,为了用锰元素替代镍来得到单一的奥氏体构造,在1926年,德国起首研发了含14%Cr、8%-12%Mn的奥氏体不锈钢[5]。但其中的Cr含量较低,因而不能作为耐酸钢利用,而且Cr-Mn奥氏体钢存在加工硬化、焊接时易发生裂痕、晶间腐蚀敏感性等缺点。1958年J.L.Ham和R.E.Caims发清楚明了一种“便宜不锈钢”即Fe-Mn-Al合金(10.2%Al,34.4%Mn,0.76%C),这类合金密度小、强度高,在815℃时仍具有必然的抗氧化机能。我国中科院金属地点1959年也胜利开辟了Fe-Mn-Al系不锈钢。浙江大学陈才金[6]等人接纳感应炉及电渣冶炼,研制出典范身分为 1.0% C,24%~26% Mn,4%~6% A1,4.0% Cr,0.4%或1.0% Si的Fe-Mn-A1-Cr 不锈钢,研讨成果表白:这类不锈钢有很好的耐海水腐化机能及抗空泡腐化机能,但跟着铝含量的增长其脆性应变低落。

跟着铬锰钢的开展,人们发明了其存在的很多缺点和不敷,如晶界微裂纹、热轧时的外表裂纹及质量侧重等。厥后一些科研人员经由过程向钢中参加铝等元素开展了Fe-Mn-Al 系不锈钢,固然这类不锈钢在耐腐化、强度等方面较铬镍不锈钢仍有必然差异,可是其生产成本低且重量有很大的削减是制造汽车的潜伏质料。

2 高氮无镍奥氏体不锈钢

氮元素对奥氏体构成和不变化作用很大,氮对于钢中铁素体的构成有必然的抑止感化,因而更有利于得到单一的奥氏体,氮还能够经由过程变形软化来提高钢的强度[7]。氮合金化能够低落晶间腐蚀的敏感性,由于氮合金化能够在不锈钢外表构成钝化膜、低落钢的重量且能够抑止碳化物的形核与长大[8]。而且自然界中存在着大量的氮气,因而氮的本钱很低[9]。研讨表白: 固溶强化的氮量越高,响应的不锈钢屈从强度也会越高,且关于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性方面氮是铬的20倍[10]。以是用氮替代镍获得的高氮无镍奥氏体不锈钢成为了许多国度的研讨重点,可是,氮很难消融到钢中,在1535℃时才可溶解394 ppm的氮,在常温下仅消融150 ppm的氮。关于碳含量小于1000 ppm的无镍铬锰氮不锈钢,当铬含量大于16%时,要想得到单一的奥氏体构造则钢中氮含量必需大于3000 ppm[11],因而如何让氮尽量多的消融在钢中仍旧是高氮无镍不锈钢开展的成绩地点。

用氮替代镍在节流本钱的同时也使钢的密度有所削减,因而近年来,有人经由过程向高氮奥氏体不锈钢中参加铝元素得到了轻质的不锈钢。含铝的轻质化奥氏体不锈钢具有很高的强度、硬度及优良的焊接机能,可是其伸长率和脆性应变都有所低落,研讨表白:当钢中铝含量大于2wt%时,钢的脆性应变开端削减[12]。铝元素也能够和氮元素分离天生ALN影响钢的机能,研讨表白:ALN能加强机体、开端析出的ALN有细化晶粒的感化,可是ALN会在晶界四周会萃障碍晶界运动[13]。高含量的铬和氮提高了奥氏体钢的抗腐化机能,人体内环境也不能使其消融腐化,因而不会构成对人体有害的离子,而高含量的铝减轻了钢的重量更有利于植入到人体内,以是高氮轻质的奥氏体不锈钢成为了医疗界喜爱的外科植入医用质料[14]。可是高氮含铝的轻质奥氏体不锈钢也存在必然的缺点,比方铝含量的增长会使该钢种脆性低落,植入人体后简单断裂对人体形成二次损伤等。

今朝消费高氮钢的办法大抵包罗氮气加压熔炼法和粉末冶金法,跟着德国、日本等国对氮气加压熔炼法[15]的研讨,现在曾经开辟了一系列加压熔炼手艺[16],如热等静压熔炼(HIP),加压感应炉熔炼法(PIM),高压劣等离子熔炼法(PARP),加压电渣重熔法(PESR),反压铸造法,大熔池法(BSB),加压电弧渣重熔法(ASRP)等。Tanaka[17]等人接纳热等静压熔炼法制备了高氮无镍不锈钢并对其脆性改变(BDT)停止了研讨。研讨成果表白:实验温度下该钢的BDT激活能比铁素体钢大的多而且溶质N原子可提高BDT激活能。而跟着粉末冶金工艺[15]的日益成熟,关于制备高氮不锈钢粉末也有了多种办法,如高压氮气熔炼-氮气雾化法[18],流化床渗氮法[19],机器合金化法[20]等。而粉末的成形手艺[21]次要包罗:热等静压工艺;粉末打针成形手艺;烧结-自在铸造及爆炸成形手艺。钟海林[22]等人接纳常压氮气熔炼加高压氮气雾化法制备出钢粉末并经由过程热等静压成型工艺制备出了17Cr12Mn2MoN钢。研讨成果表白:该钢强度、塑性和韧性均较着优于316L 不锈钢。美国卡特朋研发的BioDur108[23](Fe-23Mn-23Cr-1Mo-0.9N)其屈从强度大概是316L的一倍而且耐点蚀性也比传统的316L钢高。何耀宇等人[24]经由过程对增氮降镍对奥氏体钢耐晶间腐蚀性的影响停止了研讨,成果表白增氮降镍有利于提高其耐晶间腐蚀才能,且因为重金属离子镍的低落和氮量的增长该钢的质量也比传统的不锈钢轻。消费高氮钢的办法固然许多但多数处于小规模消费或实验阶段且本钱都很高,不利于大规模成产。而今朝,关于轻质钢的消费研讨次要集合在参加铝元素方面,因而能否能够经由过程向钢中同时参加氮、铝元从来实现钢的轻量化有待进一步研讨。

3 超纯铁素体不锈钢

我国在21世纪提出的可持续发展战略,使环境友好和机能优秀的新材料成为了当代开展的标的目的。而传统的铁素体不锈钢固然具有优秀的机能,但其室温韧性差、焊接时简单发生较大的裂纹。研讨成果表白这些缺点是由碳、氮这两种间隙元素惹起的,因而只要把钢中的C、N总量降到150 ppm以下才有利于提高铁素体不锈钢的综合机能。德国Rajib[25]研讨表白适当的碳可提高铁素体不锈钢强度和硬度。因而人们在对传统铁素体性能优化的基础上研发了多种超纯铁素体。而超纯铁素体不锈钢也是较为幻想的节省资本型环保质料,而且铁素体不锈钢尤其是含铝的轻质铁素体不锈钢的优良机能,将使其成为替代传统不锈钢的主要选材[26].

3.1铝元素对铁素体不锈钢的影响

合金元素进入铁素体基体起到固溶强化感化也可构成第二相起到析出强化感化,因而合金元素关于不锈钢机能的提高是很枢纽的[27]。

铝作为一种主要的合金元素,铝元素的参加能够大大减轻钢的质量,在炼钢历程中与氧分离起到脱氧的感化,铝也会与碳氮等元素分离构成不变膜从而提高不锈钢的抗氧化性,另外Al还能够细化晶粒提高不锈钢的强度。如今Al对铁素体的影响愈来愈被人们正视。张鑫[28]研讨了差别Al含量的429钢的再结晶举动、力学性能及耐点蚀机能,成果表白:Al的参加较着低落了再结晶温度;跟着Al含量的增长429钢的室温抗拉、屈从强度和高温抗拉伸、抗压缩强度都有所提高;跟着铝含量的提高,基体和晶界搀杂物类型从单相变为复合颗粒且质量有所削减。美国Lee[29]研讨发明铁素体不锈钢中参加大批的铝可提高焊接后焊缝及热影响区的力学性能。张敏娟[30]等人经由过程增长铝,低落硅在439不锈钢中的含量,研讨了铝对铁素体不锈钢显微构造及力学性能的影响纪律,成果表白钢中Al≥0.063%时,冷轧板呈现剪切带,当0.018%≤Al≤0.55%时不锈钢的晶粒巨细跟着铝含量的增长而减小且硬度、强度会增大。

3.2超纯铁素体不锈钢的生产工艺

不锈钢的冶炼办法次要包罗一步法[31]、新型一步法、二步法[32]和三步法。一步法是指在一座电炉内完成一系列工序冶炼成不锈钢,可是因为一步法冶炼时间长、本钱高、消费服从低等缺陷根本已被裁减;新型一步法[33]则是在AOD炉内停止一系列冶炼,比拟于一步法该办法能耗低、本钱低,因而被普遍的用于消费不锈钢尤其是400系列不锈钢,可是该法要求入炉铁水含磷量低且身分要简朴合金含量低,我国的太钢第二炼厂北区和酒钢不锈钢炼钢车间都接纳该法冶炼;二步法即EAF初炼炉+AOD/VOD等精炼炉是今朝被普遍使用的办法;而三步法例是为了消费高质量的不锈钢尤其是超低碳低氮不锈钢新兴的冶炼办法,三步法[34]即:第一步电弧炉或转炉初炼钢,第二步操纵AOD、K-OBM、MRP等精辟工艺来脱碳,第三步用VOD、SS-VOD、VOD-PB、RH-OB、RH-KTB等工艺进一步真空吹氧精辟[35]。2008年,AST钢厂[36]用一座新型150tVD/VOD,经由过程EAF-AOD-VOD 三步法流程消费出了AST460LI和AST470LI超纯铁素体不锈钢,研讨表白其耐腐蚀性和耐高温机能均优于一般的304、316不锈钢。超纯铁素体消费的关键在于深脱碳和氮,因而比年关于超纯铁素体的生产工艺的研讨次要集合在第三步即真空吹氧精辟。真空吹氧精辟的办法[37]次要包罗:VOD法、SS-VOD法、VOD-PB法及VOD-VCR法等,邹勇[38]在大量的产业实验的基础上研讨了VOD参数对超铁钢脱碳速率和终极碳含量的影响。成果表白:提高冶炼温度,增长吹氧量和吹氩量,低落氧枪的供氧压力和抢位有利于提高脱碳速率,得到更低的起点碳含量。谷宇[39]等人对太钢用K OBM S-VOD-LF流程冶炼出的429、409超纯钢的疲倦机能行进了研讨,成果表白:429钢的热疲倦机能较着优于409钢且合金本钱低于传统不锈钢。今朝,超纯铁素体不锈钢的生产工艺已趋于成熟,可是关于极低的起点碳氮含量的超纯钢以及含铝的轻化超纯钢的生产成本较高,而且关于这类先辈的钢中还不能大规模的消费。因而如何用较低成本的成产工艺大规模的消费这类钢种还有待进一步研讨。

4 结束语

跟着科学技术和生产工艺程度的提高,林林总总优秀机能的不锈钢都得到了差别水平的开展。而无镍不锈钢具有很好的发展前景,尤其是在医疗器械和汽车制造范畴。可是关于该不锈钢的研讨仍旧存在一些成绩,比方铬锰钢热轧时外表裂纹成绩、高氮钢中的氮的溶解度成绩以及超纯铁素体不锈钢中的深脱碳氮成绩等。今朝,各类无镍不锈钢的生产工艺虽曾经取得了必然的进步,可是关于含铝的轻量化无镍不锈钢的生产工艺还有待进一步研讨,尤其是在冶炼时钢中硅含量的掌握及铝的消融方面。同时,跟着我国对情况成绩正视水平的提高,节能减排的理念无论是在人们的糊口中仍是在科研开辟中显得愈来愈主要。而对于钢的轻量化研讨恰好与节能减排的理念符合,可是就今朝关于轻质钢的研讨来看其机能还不是很幻想,比方含铝轻质钢的脆性及深冲机能都很差。因而我们能够经由过程阐发Al在钢中存在情势、散布状况,差别铝含量下钢的构造身分及Al对钢中其他微量元素的散布及影响纪律,进一步研讨如安在实现钢的轻质化的同时包管其原有的机能稳定。

金沙澳门官网85850

(编纂:管理员)


中冶有色手艺网版权声明: 一、本网所有的内容均属于作者或页面内声明滥觞的人版权所有。
二、凡说明文章滥觞为“中冶有色手艺网”的文章,均为中冶有色手艺网原创大概是协作机构受权赞成公布的文章。
①凡本网说明滥觞:中冶有色手艺网 www.china-mcc.com的所有笔墨、图片和音视频稿件,版权均为中冶有色手艺网独家所有,任何媒体、网站或个人在转载利用时必需说明滥觞中冶有色手艺网 www.china-mcc.com,不然本网有权益将依法追究违背者义务。
②本网转载并说明其他滥觞的稿件,是本着为读者通报更多信息之目标,其实不意味着附和其概念或证明其内容的真实性。其他媒体、网站或个人从本网转载利用时,必需保存本网说明的稿件滥觞,制止私自窜改稿件滥觞,并自傲版权等法律责任。违背者本网也有权益将依法追究义务。
三、如需转载,转载方必需与中冶有色手艺网( 邮件:ysjs@china-mcc.com 或 电话:010-88793500)联络,签订受权和谈,获得转载受权。
四、凡本网说明“滥觞:“XXX(非中冶有色手艺网)”的文章,均转载自其它媒体,转载目标在于通报更多信息,其实不组成投资倡议,仅供读者参考。
五、若据本文章操纵,所有结果读者自傲,中冶有色手艺网概不负任何义务。
六、本站慎重声明:所载文章、数据仅供参考,利用前请核实,风险自傲!
澳门金沙22cc145com
金沙国际娱乐场官网