鐵素體無錫不銹鋼的特性及應用研究

　　由于鐵素體無錫不銹鋼具有良好的耐大氣腐蝕性，近來一直被用作建筑物的屋頂和幕墻。但是，離海較近地區的大氣環境特別惡劣，尤其是來自海水空氣中的懸浮微粒是相當強的腐蝕性物質，因此，在這些環境下使用的高鉻鐵素體不銹鋼得到了開發。抗大氣腐蝕的無錫不銹鋼含有高鉻和高鉬，并添加了少量的鈮和鈦。該鋼種實際含22％的鉻和1.2％的鉬，足夠的鉻和鉬對改善不銹鋼的耐點蝕能力是必不可少的。304型和316型奧氏體不銹鋼隨著周期腐蝕試驗周期次數的增加，生銹面積顯著增多。相反，如：444型及研發鋼種這樣的鐵素體不銹鋼，在前600次試驗周期內，生銹面積稍微增加，而在經過更長的試驗周期后，生銹面積處于飽和狀態。研發鋼種(22Cr—1.2Mo—Nb，Ti)則顯示出其在任何試驗周期生銹面積均為最少的特性。

　　2 鐵素體無錫不銹鋼的耐晶間腐蝕性

　　410L或409型無錫不銹鋼由于具有良好的耐腐蝕性、成形性及耐熱性而被用作汽車尾氣排放控制系統材料。近幾年來，汽車排氣的設計溫度提高了，這是因為汽車排氣溫度的升高能夠提高催化轉化器的轉化效率，減少有害氣體諸如NOx、SOx以及碳氫化合物(HC)的排放量。但溫度的提高可能導致材料的腐蝕條件更惡劣。例如，在排氣溫度下碳化鉻將在消音器上產生沉積物，即在400～500℃的溫度下，將導致晶界貧鉻，發生晶間腐蝕。由于焊縫區域對晶間腐蝕特別敏感，有必要對含12％Cr的鐵素體不銹鋼提高其耐腐蝕性。解決此問題的另一條途徑是研發新的鐵素體不銹鋼。其中一例是對含12％Cr的鋼中添加鈮。這些鋼作為耐晶間腐蝕材料廣泛應用于汽車尾氣排放系統中，如前導管、中心管及消音器上。眾所周知，降低鋼中的碳和氮含量對防止晶間腐蝕是相當有效的。這樣，在鋼中添加鈮和鈦就可以進一步提高其耐晶間腐蝕性。

　　3 鐵索體無錫不銹鋼的可成形性

　　鐵素體無錫不銹鋼的用途是如此的廣泛，每種用途所要求的鐵素體不銹鋼的性能又各自不同。然而，鐵素體不銹鋼的可成形性比奧氏體不銹鋼如304鋼要差。盡管鐵素體不銹鋼的γ值、即深沖性指數在1.0～2.0較寬的范圍變化，但n值，即延展性指數有限，約為0.2，比奧氏體不銹鋼的0.4～0.65低。對于拉延成型制品，很難用鐵素體不銹鋼代替奧氏體不銹鋼，如要代替就必須改變制品的設計，把它設計成拉延成型的形狀。

　　4 鐵素體無錫不銹鋼的韌性

　　關于鈦和鈮對壓力成形性的作用已進行了很多研究，其焦點主要集中于平均γ值的研究，所得出的結論是適量的這些元素可有效地改善壓力成形性。但是，過量添加這些元素也會產生有害影響。例如，隨著鈦和鈮含量的增加，縱向裂紋的轉化溫度也隨之提高。即使鐵素體無錫不銹鋼具有良好的平均γ值，但韌性脆性轉變溫度可能對深沖性造成損壞。由于轉變溫度對可成形性是決定性的因素之一，在較高的轉變溫度下，變形可能難以進行。

　　5 鐵素體無錫不銹鋼的高溫強度

　　409L(11Cr—Ti)不銹鋼被用作汽車排氣歧管的材料，排氣溫度設計為大約800℃。當排氣溫度約為900℃時，使用430J1L(18Cr—0.4Nb—0.5Cu)無錫不銹鋼。但是，排氣溫度還在提高，這就要求進一步提高不銹鋼的質量。這樣，傳統的高鉻鐵素體不銹鋼的耐熱性就不能滿足排氣歧管的要求。因此，對具有成本競爭性的耐高溫鐵素體不銹鋼一直有強烈的需求。考慮到這種需求，一直在研究加入鈮和鉬對高溫性能的影響。