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不銹鋼管的出現會對現有材料的影響

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-22  瀏覽次數:0 選擇視力保護色:

[摘要]中華不銹鋼網辦公室獲悉:氮的加入還會提高不銹鋼的加工硬化能力、抗疲勞性能以及耐磨性。但是由于氮的加入,也存在著不利的影響

中華不銹鋼網辦公室獲悉:氮的加入還會提高不銹鋼的加工硬化能力、抗疲勞性能以及耐磨性。但是由于氮的加入,也存在著不利的影響。特別是低溫韌性,很多文獻報道低溫下高氮鋼存在著低溫脆斷的現象,而在普通不銹鋼中只有鐵素體不銹鋼存在著低溫脆斷現象。因此制備和使用此鋼種應該注意氮的合理加入量,尤其是低溫服役條件下應該嚴格控制高氮鋼氮的含量。
  
  不銹鋼中增氮可以提高不銹鋼的抗點蝕和縫隙腐蝕能力,主要與鋼表面形成的鈍化膜的性質息息相關。氮可以提高高氮鋼的耐腐蝕性能,尤其是耐局部腐蝕的能力。另外氦對鋼的縫隙腐蝕、應力腐蝕也是有利的。
  
  在實際的應用過程中,對機械零件同時具有高強度和高韌性越來越重視。金屬零件的這種要求與零件的設計成分、冶煉工藝、熱、冷加工工藝都有重要的關系。目前,N合金化不銹鋼因為N的引入使得鋼的強化能力得到提高,而且幾乎不影響其韌性。不但如此,N還有低廉的價格優勢。因此,在零件要求其同時具有高強度和高韌性時,N合金化鋼因為其獨有的特點得到了廣大研究者的青睞。
  
  中華不銹鋼網辦公室獲悉:近幾年來,世界不銹鋼年會針對傳統不銹鋼管集中討論了未來不銹鋼的發展趨勢,其中主要有兩種發展趨勢, (1) 高需求量的快速增長(估計在未來的十年內需求量增長70%); (2) 連續不斷地價格下降。這兩種發展趨勢看起來似乎自相矛盾,但事實上只有價格的下降才有可能導致市場需求的增加,而價格的下降會對不銹鋼制造者帶來更少的利潤空間,因此,降低成本是未來不銹鋼行業追尋的最終目標。氮合金化不銹鋼就是這種背景下應運而生。氮合金化不銹鋼管的出現會對現有的材料領域引發四種變革:(1) 降低貴金屬鎳等原材料的消耗。用氮直接或間接合金化可減少昂貴的合金元素如鎳、鈷、鉬、鈮等的消耗。根據理論計算,1千克的氮可替代6-20千克的鎳,氮的價格為0.1$/kg,而鎳和其它合金的價格大約為9-40$/kg;(2) 可以大幅度地提高材料性能[3],如mR和R0.2可提高400%等。更進一步研究可以發現氮合金化不銹鋼具有許多特殊性能,如經冷變形處理后的無磁性,高強度和高塑性的高阻抗性,此外,還有一些其它好的復雜性能;(3) 根據本國的發展策略和應用領域可以采用全新的設計理念開發出具有高性能的鋼種以滿足需求,如原子核電站、發動機、航空航天、工業、建筑、工具和民用等系列鋼種;(4) 氮合金化不銹鋼具有生態、環保和無毒性,與人接觸不會產生危害。
  
  不銹鋼問世以來已有上百年的歷史了, 對于氮合金化不銹鋼具有生態、環保和無毒性,與人接觸不會產生危害而言國外也已開展了近幾十年的研究工作,而我國對于這方面的研究才剛剛起步,尤其是近年來,我國國民經濟的快速增長帶動了我國鋼鐵業的迅猛發展,而對不銹鋼的需求也與日俱增。但是,在不銹鋼尤其是奧氏體不銹鋼產業發展的背后,我們應該看到作為冶金資源的鎳正面臨著嚴重不足,因此,為保證不銹鋼行業的可持續發展應致力于尋找新的可替代資源。就目前狀況而言,氮合金化不銹鋼的研究與開發正是從我國實際國情出發,本著節約資源和降低成本的原則,在未來的不銹鋼開發市場中具有巨大的潛力,必將極大地提高我國不銹鋼產業在世界鋼鐵業的競爭力。
  
  中華不銹鋼網辦公室獲悉:由此可見氮合金化不銹鋼作為一個全新的革命性的產品具有巨大的潛力和商機,但是在當前情形下也正面臨著諸多問題,其中最基本的問題是氮的強化機制[6],研究表明 ,氮的強化作用有些基于相變,有些基于間隙分布和再分布,有些基于預沉淀和沉淀,有些基于馬氏體轉變,等等。Uggowitzer[7]等人雖曾討論過氮在奧氏體鋼中的強化機制,認為氮對屈服強度的影響由固溶強化、晶界強化和冷變形強化3部分組成,并給出了相應的模型,但這些模型的正確性尚有待于進一步證實。對于某種特定的氮合金化不銹鋼,其微觀結構不同,處理方式不同,強化方式當然也不同,應深入研究。 此外,近年來,材料在熱加工下的力學行為及熱軋變形越來越引起人們的注意,因為在材料的實際應用中,尤其在航空、航天和軍事領域,為了獲得滿意的強度與韌性,必須了解鋼的熱塑性,找出鋼的高溫塑性區與脆性區。而熱軋變形是目前獲得滿意強度的良好方法。采用優良的熱軋工藝生產N合金化不銹鋼發揮N的強韌化作用,可以獲得高的屈服強度、抗拉強度、很好的韌性、低的脆性轉變溫度和優越的成型性能。因此研究材料的熱加工的力學行為及熱軋變形十分必要。 本課題是在上述背景下提出的,通過對材料的研究,明確氮的加入對材料組織和力學性能的影響,以及了解材料熱變形后組織和力學性能的影響,從而進一步掌握變形機制與形變溫度和應變速率以及力學性能之間的內在關系,為進一步開發高強韌性、高塑性氮合金化奧氏體不銹鋼奠定基礎。

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