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不锈钢管的性能与组织

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-21  浏览次数:27 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网获悉当年:大口径不锈钢管处在钝化状态时,其腐蚀率非常低。由活化态转入钝化态时,腐蚀率将减小10.4~10.6数量级。这

 中华不锈钢网获悉当年:大口径不锈钢管处在钝化状态时,其腐蚀率非常低。由活化态转入钝化态时,腐蚀率将减小10.4~10.6数量级。这主要是由于腐蚀体系中的大口径不锈钢管表面形成了一层极薄的钝化膜。钝化膜的厚度一般为30A或更薄,它是一层其有很高电阻的半导体氧化膜或者是气体等物质的吸附膜。膜内含有相当量的结合水,其性质极为脆弱,当从大口径不锈钢管表面除去或从腐蚀环境中取出时,都将发生变化。
  
  钝化会使大口径不锈钢管的电位朝正方向移动0.5~2V左右。例如,铁钝化后电位由-0.5~+0.2V升高到+0.5~+1.0V;铬钝化后电位由-0.6~+0.4V升高到+0.8~+1.OV。所以有人也对钝化下这样的定义;当活泼不锈钢管的电极电位变得接近于较不活泼贵金属酶。电极电位时,活泼的大口径不锈钢管就钝化了。
  
  研究和应用的低镍和无镍奥氏体耐酸不锈钢管,基本上可分为三种类型:仅以锰代镍的简单成分的铬锰不锈钢;在18-8铬镍钢基础上以锰或锰和氮代替部分镍,仍保留一部分镍的低镍不锈钢;以锰和氮取代全部镍的无镍的铬锰氮不锈钢。这三种类型的不锈钢基本上反映了以锰和氮代镍的发展过程,以下我们就按这个顺序讨论它们的性能和组织。
  
  以锰代镍的简单成分的铬锰奥氏体不锈钢的性能与组织
  
  关于锰稳定奥氏体的作用,我们在第一章里已作了讨论。用锰代镍的奥氏体铬锰钢,开始时含铬量均比较低,如Mn17Cr7Ti,Mn17Cr10V.Mn17Cr7MoV钢等,是为了代替18-8铬镍奥氏体钢作工作温度为650℃的热强钢使用的,其中Mn17Cr7MoV钢在650℃的持久强度每毫米8分钟。因为它们的含铬量低不能用作耐酸不锈钢管,而提高钢中的铬量至耐酸不锈钢所需的水平,却碰到一系列的困难,其中最重要。的是仅以锰合金化的铬锰不锈钢,不能获得纯奥氏体的组织。
  
  中华不锈钢网获悉当年:含锰大于3%的合金是由奥氏体和铁素体组成的;不管加热温度如何,增加含锰量至30%,也不能获得纯奥氏体组织。只有在含铬不超过12—15%和15%锰时,才能使含碳0.1%的铬锰钢自1000~1050℃迅速冷却得到纯奥氏体组织。当含铬量大于14~15%、一碳量小于0. 2%时,无论含锰多少也不能使钢获得纯奥氏体组织。
  
  可见,如使简单的铬锰不锈钢得到纯奥氏体组织,或者是降低含铬量,或者是提高含碳量,而这两种做法都是不利于钢的耐腐蚀性能的。所以,虽然在国外也有用含0.1-0.2%碳、18%锰及9%铬的钢制造餐具,但实际上其含铬量已降至不锈钢所需的极限含铬量以下了。
  
  铬锰不锈钢管的耐腐蚀性能,主要决定于钢中的含铬量,只有在钢中的含铬量接近于18-8铬镍奥氏体钢的水平时,铬锰钢的耐腐蚀性能才接近于18-8铬镍奥氏体钢。从图6 4还可以看出铬锰钢的耐腐蚀性能,随钢中含锰量增加而降低,并且表现在含铬低于10%时更为显著。
  
  铬锰奥氏体不锈钢管,在500~800℃短期加热以后,对晶间腐蚀很敏感。向钢中加入稳定碳化物的元素如钛、铌、钽等,并不能降低钢对晶间腐蚀的敏感性。相反,由于这些元素的封闭或缩小y区的作用,使铬锰钢获得纯奥氏体的极限含铬量降低,增加钢中的铁素体数量。
  
  虽然铬锰不锈钢的机械性能可以接近或者超过18--8铬镍钢的水平,如含15%铬和15%锰的钢,自1100~1200℃水冷后的机械性能可达:70-80公斤/毫米2,d=40~50%,aK= 20~30。但铬锰不锈钢在回火时,由于发生d-A的转变而出现很大的脆性。
  
  由图1可知,含铬18%、含锰大于8%的合金,加热至600—700℃范围时即出现A相。与铬镍奥氏体不锈钢不同的是,锰使钢产生a相的极限含铬量降低,并且Fe-Cr-Mn系的A相可溶解大量(达35%)的锰,在Fe-Cr-Ni系中,d相只能溶解约10%镍。
  
  铬锰不锈钢中的A相是由组织中的铁素体转变而成的,其转变过程是先由铁素体中析出奥氏体,然后在剩余铁素体中产生A相。
  
  中华不锈钢网获悉当年:铬锰不锈钢中A相的析出过程比铬镍不锈钢管要强烈得多。通常在600-800℃加热几十分钟或几小时,即可因析出A相而使铬锰钢的性能发生重大变化。图6-6为含18%铬、15%锰的铬锰不锈钢,1100℃淬火后在700℃回火的机械性能变化。这种钢淬火后的组织由59%的铁素体与41%的奥氏体组成。回火10分钟,强度与塑性发生明显降低,这是因为在铁素体与奥氏体相界上析出了碳化物,使钢的塑性降低的同时,固溶体贫铬而强度也降低。此后,随着回火时间的延长,钢的强度升高,塑性降低,至回火60分钟后强度达到最大值,a由63.4提高到101.1公斤/毫米2,同时延伸率由50%降至1%,断面收缩率由68.5%降至5. 3%。回火时钢的性能的上述变化,都是由于铁素体转变为A相的结果。由于铬锰钢中A相转变过程的迅速与强烈,甚至无法用冲击韧性的变化来反映,因为在回火的初期,由于A相的析出已使钢管的冲击韧性降至很低的水平。

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