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不銹鋼發展史

發布時間:2019-08-12  閱讀:422次   字號:  
 

不銹鋼發展簡史

作者: 發布時間:2012-11-1 10:47:57 點擊量:503

20世紀初,冶金學家基于對鉻在鋼中作用的深入認識,發明了不銹鋼,結束了鋼必然生銹的時代。從不銹鋼的發明到工業應用大約經歷了十年.1904-1906年法國人Guillet首先對Fe-Cr-Ni合金的冶金和力學性能進行了開創性的基礎研究;1907-1911年,法國人Portevin和英國人Gissen發現了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐蝕性并完成了Guillet的研究工作;1908—1911年德國人Monnartz 揭示了鋼的耐蝕性原理并提出了鈍化的概念,如臨界鉻含量,碳的作用和鉬的影響等。隨后,在歐洲和美國,鋼的不銹性的實用價值被確認,工業不銹鋼牌號相繼問世。1912~1914年,Brearley發明了含12-13%Cr的馬氏體不銹鋼并獲得專利;1911-1914年,美國人Dant-sizen發明了含14-16%Cr,0.07%~0.15%C的鐵素體不銹鋼;德國人Maurer和Strauss發明含1.0%C,15-20%Cr,<20%Ni的奧氏體不銹鋼,此后,在此基礎上發展了著名的18-8型不銹鋼(0.1%C-18%Cr-8%Ni)。在實際應用中,高碳奧氏體不銹鋼出現了嚴重的晶間腐蝕問題,在Bain提出了關于晶間腐蝕貧鉻理論之后,于30年代初期,在18-8型不銹鋼的基礎上發展了含鈦、鈮的穩定化型奧氏體不銹鋼,即AISl321和AISl347。在此時期還發明了鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼,并提出了超低碳(C≤0.03%)不銹鋼的概念,限于當時的冶金裝備和工藝水平未能在工業中應用。早在1934年美國人Folog獲得了沉淀硬化不銹鋼專利,40~50年代,馬氏體,半奧氏體沉淀硬化不銹鋼用于軍事和民用工業。這類鋼以美國鋼公司(U.S.Steel)成功地生產Stainless W為起點。另外,為了節省鎳資源又開發了以錳代鎳的Cr-Ni-Mn-N系不銹鋼,即美國的AISl200系鋼種。第二次世界大戰后,隨著化肥工業和核燃料工業的發展,極大地刺激了不銹鋼的研究和開發,同時由于氧氣煉鋼的出現,1947年超低碳類型不銹鋼開始商品化。50年代中期,開發了耐蝕性優良的高性能不銹鋼。60年代后期,馬氏體時效不銹鋼、TRIP(Transformation  Induced  Plasticity)不銹鋼、C+N≤150ppm的高純鐵素體不銹鋼相繼出現。近20年來,由于各種局部腐蝕破壞事故的不斷出現,加以化學加工工業不斷采用新型催化劑和新工藝,在原有不銹鋼的基礎上,發展了耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕、耐腐蝕疲勞等專用不銹鋼,如雙相不銹鋼、高鉬不銹鋼、高硅不銹鋼等。為適應深沖成型和冷墩成型的需要還開發了易成型的專用不銹鋼品種。至今為止,已經形成了完整的不銹鋼鋼種系列。自20世紀60年代末期以來,生產各種不銹鋼的精煉設備和連鑄設備陸續投產,在全世界范圍內,已完成了用鈦穩定化奧氏體不銹鋼向低碳、超低碳奧氏體不銹鋼過渡,將不銹鋼生產水平推向一個嶄新的歷史階段。

我國不銹鋼生產起步較晚,工業化生產開始于1952年。用電弧爐大量生產不銹鋼系在1949年以后,早期先生產Cr13型馬氏體不銹鋼,掌握生產技術后,大量生產18-8型Cr-Ni奧氏體鋼,例如1Cr18Ni9Ti,則始于1952年。隨后,為適應國內化學工業發展的需要,又開始生產含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。為了節約貴重元素鎳,自1959年起開始仿制以Mn、N代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N,1958年向AISI 204鋼中加入Mo2%-3%,研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo),用于全循環法尿素生產裝置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初,開始工業試制1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等無鎳鐵素體不銹鋼,并開始研究耐發煙硝酸腐蝕的高硅不銹鋼1Cr17Ni14Si4ALTi(相當于蘇聯牌號ЭИ654),此鋼種實際上是一種α+γ雙相不銹鋼。60年代開始,由于國內化工、航天、航空、原子能等工業發展的需要以及采用電爐氧氣煉鋼技術,一大批新鋼種,如17-4PH,17-7PH,PH15-7Mo等沉淀硬化不銹鋼,含C≤0.03%的超低碳不銹鋼00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及無Ni的Cr-Mn-N不銹鋼1Cr18Mn14Mo2N(A4)相繼研制成功并投入了生產。70年代起,為解決化工、原子能工業中所出現的18-8型Cr-Ni鋼的氯化物應力腐蝕問題,一些α+γCr-Ni雙相不銹鋼相繼研制完成并正式生產和應用,主要鋼號有1Cr21Ni5Ti、00Cr26Ni6Ti、00Cr26Ni7Mo2Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是為了解決瑞典牌號3RE60焊后易出現單相鐵素體組織,導致耐蝕性和韌性下降而發展的含N、Nb的α+γ雙相不銹鋼。到80年代,為解決氯化物的點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕破壞又研制和仿制了含N的第二代α+γ雙相不銹鋼,如00Cr22Ni5Mo2N、00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等,不僅使我國的雙相不銹鋼形成了系列,而且還深入研究了它們的組織和性能以及N在雙相不銹鋼中的作用機制。70年代以來,我國不銹鋼材料研究工作的其它重要進展有:研制了高強度和超高強度的馬氏體時效不銹鋼并投入工業試制與應用;采用真空感應爐、真空電子束爐和真空自耗爐冶煉并批量生產了C+N≤150-250ppm的高純鐵素體不銹鋼00Cr18Mo2、00Cr26Mo1和00Cr30Mo2;含Mo量≥4.5%的高Mo和高Mo含N的Cr-Ni奧氏體不銹鋼,例如研制成功00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr18Ni18Mo5(N)、00Cr25Ni25Mo5N等并在化工、石化和海洋開發等領域中獲得了應用;在解決濃硝酸腐蝕和固溶態晶間腐蝕方面,研制了00Cr25Ni20Nb和幾種超低碳高硅不銹鋼,80年代以來,超低碳并對鋼中磷含量和α相量嚴加控制的尿素級不銹鋼00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N兩種牌號研制完成,它們的板、管、棒材、鍛件以及焊接材料均在大中型尿素工業中得到了應用,取得了滿意的結果;由于一些特殊鋼廠陸續建成冶煉不銹鋼的爐外精煉設備,例如AOD(氬氧精煉爐)、VOD(真空氧精煉爐)等并已投產,我國不銹鋼的冶煉技術上了一個新臺階。它不僅使低碳、超低碳不銹鋼的生產變得輕而易舉,而且使不銹鋼的內在質量提高,成本降低。由于含Ti的18-8型Cr-Ni奧氏體鋼存在一系列缺點,美、日等工業先進國家早在60年代便已經實現了由含Ti不銹鋼到普遍采用低碳、超低碳不銹鋼的過渡,而我國是在1985—1990年間才大力進行低碳、超低碳不銹鋼的開發、生產與應用,取得了一些可喜的進展,例如1988年底我國低碳、超低碳18-8型不銹鋼產量已占我國不銹鋼產量的10%左右。但與不銹鋼生產、應用的先進國家相比(例如日、美等國含Ti的18-8型Cr-Ni鋼僅占不銹鋼產量的1.5%左右),還存在著很大的差距。80年代,我國還開展了控氮(N 0.05%—0.10%)和氮合金化(N>0.10%)Cr-Ni奧氏體不銹鋼的研制工作。試驗表明,氮在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價且非常有益的合金元素。對氮的強化作用,降低鋼的晶間腐蝕敏感性,改善鋼的耐蝕性,特別是改善鋼的耐點蝕等方面的機理,正在進行深入的研究工作。幾種控氮和氮合金化的Cr-Ni奧氏體不銹鋼已結合工程需要投入了批量生產和應用。


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