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發(fā)布時(shí)間：2018-12-14 10:25:54
20世紀(jì)初，冶金學(xué)家基于對(duì)鉻在鋼中作用的深入認(rèn)識(shí)，發(fā)明了不銹鋼，結(jié)束了鋼必然生銹的時(shí)代。從不銹鋼的發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用大約經(jīng)歷了十年．1904-1906年法國(guó)人Guillet首先對(duì)Fe-Cr-Ni合金的冶金和力學(xué)性能進(jìn)行了開創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究；1907-1911年，法國(guó)人Portevin和英國(guó)人Gissen發(fā)現(xiàn)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(guó)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(guó)，鋼的不銹性的實(shí)用價(jià)值被確認(rèn)，工業(yè)不銹鋼牌號(hào)相繼問世。1912～1914年，Brearley發(fā)明了含12-13%Cr的馬氏體不銹鋼并獲得專利；1911-1914年，美國(guó)人Dant-sizen發(fā)明了含14-16%Cr，0.07%～0.15%C的鐵素體不銹鋼；德國(guó)人Maurer和Strauss發(fā)明含1.0％C，15-20%Cr，<20%Ni的奧氏體不銹鋼，此后，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了著名的18-8型不銹鋼(0.1%C-18％Cr-8％Ni)。在實(shí)際應(yīng)用中，高碳奧氏體不銹鋼出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶間腐蝕問題，在Bain提出了關(guān)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(chǔ)上發(fā)展了含鈦、鈮的穩(wěn)定化型奧氏體不銹鋼，即AISl321和AISl347。在此時(shí)期還發(fā)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(dāng)時(shí)的冶金裝備和工藝水平未能在工業(yè)中應(yīng)用。早在1934年美國(guó)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(yè)。這類鋼以美國(guó)鋼公司(U．S．Steel)成功地生產(chǎn)Stainless W為起點(diǎn)。另外，為了節(jié)省鎳資源又開發(fā)了以錳代鎳的Cr-Ni-Mn-N系不銹鋼，即美國(guó)的AISl200系鋼種。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著化肥工業(yè)和核燃料工業(yè)的發(fā)展，極大地刺激了不銹鋼的研究和開發(fā)，同時(shí)由于氧氣煉鋼的出現(xiàn)，1947年超低碳類型不銹鋼開始商品化。50年代中期，開發(fā)了耐蝕性優(yōu)良的高性能不銹鋼。60年代后期，馬氏體時(shí)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(xiàn)。近20年來，由于各種局部腐蝕破壞事故的不斷出現(xiàn)，加以化學(xué)加工工業(yè)不斷采用新型催化劑和新工藝，在原有不銹鋼的基礎(chǔ)上，發(fā)展了耐應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)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(yīng)深沖成型和冷墩成型的需要還開發(fā)了易成型的專用不銹鋼品種。至今為止，已經(jīng)形成了完整的不銹鋼鋼種系列。自20世紀(jì)60年代末期以來，生產(chǎn)各種不銹鋼的精煉設(shè)備和連鑄設(shè)備陸續(xù)投產(chǎn)，在全世界范圍內(nèi)，已完成了用鈦穩(wěn)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(chǎn)水平推向一個(gè)嶄新的歷史階段。
我國(guó)不銹鋼生產(chǎn)起步較晚，工業(yè)化生產(chǎn)開始于1952年。用電弧爐大量生產(chǎn)不銹鋼系在1949年以后，早期先生產(chǎn)Cr13型馬氏體不銹鋼，掌握生產(chǎn)技術(shù)后，大量生產(chǎn)18-8型Cr-Ni奧氏體鋼，例如1Cr18Ni9Ti，則始于1952年。隨后，為適應(yīng)國(guó)內(nèi)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的需要，又開始生產(chǎn)含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。為了節(jié)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(huán)法尿素生產(chǎn)裝置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初，開始工業(yè)試制1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等無鎳鐵素體不銹鋼，并開始研究耐發(fā)煙硝酸腐蝕的高硅不銹鋼1Cr17Ni14Si4ALTi（相當(dāng)于蘇聯(lián)牌號(hào)ЭИ654），此鋼種實(shí)際上是一種α+γ雙相不銹鋼。60年代開始，由于國(guó)內(nèi)化工、航天、航空、原子能等工業(yè)發(fā)展的需要以及采用電爐氧氣煉鋼技術(shù)，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(chǎn)。70年代起，為解決化工、原子能工業(yè)中所出現(xiàn)的18-8型Cr-Ni鋼的氯化物應(yīng)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(chǎn)和應(yīng)用，主要鋼號(hào)有1Cr21Ni5Ti、00Cr26Ni6Ti、00Cr26Ni7Mo2Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是為了解決瑞典牌號(hào)3RE60焊后易出現(xiàn)單相鐵素體組織，導(dǎo)致耐蝕性和韌性下降而發(fā)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(diǎn)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(guó)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(jī)制。70年代以來，我國(guó)不銹鋼材料研究工作的其它重要進(jìn)展有：研制了高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的馬氏體時(shí)效不銹鋼并投入工業(yè)試制與應(yīng)用；采用真空感應(yīng)爐、真空電子束爐和真空自耗爐冶煉并批量生產(chǎn)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M(jìn)o和高M(jìn)o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(fā)等領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用；在解決濃硝酸腐蝕和固溶態(tài)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(duì)鋼中磷含量和α相量嚴(yán)加控制的尿素級(jí)不銹鋼00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N兩種牌號(hào)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(yè)中得到了應(yīng)用，取得了滿意的結(jié)果；由于一些特殊鋼廠陸續(xù)建成冶煉不銹鋼的爐外精煉設(shè)備，例如AOD（氬氧精煉爐）、VOD（真空氧精煉爐）等并已投產(chǎn)，我國(guó)不銹鋼的冶煉技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。它不僅使低碳、超低碳不銹鋼的生產(chǎn)變得輕而易舉，而且使不銹鋼的內(nèi)在質(zhì)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(diǎn)，美、日等工業(yè)先進(jìn)國(guó)家早在60年代便已經(jīng)實(shí)現(xiàn)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(guó)是在1985—1990年間才大力進(jìn)行低碳、超低碳不銹鋼的開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，取得了一些可喜的進(jìn)展，例如1988年底我國(guó)低碳、超低碳18-8型不銹鋼產(chǎn)量已占我國(guó)不銹鋼產(chǎn)量的10%左右。但與不銹鋼生產(chǎn)、應(yīng)用的先進(jìn)國(guó)家相比（例如日、美等國(guó)含Ti的18-8型Cr-Ni鋼僅占不銹鋼產(chǎn)量的1.5%左右），還存在著很大的差距。80年代，我國(guó)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(yàn)表明，氮在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價(jià)且非常有益的合金元素。對(duì)氮的強(qiáng)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(diǎn)蝕等方面的機(jī)理，正在進(jìn)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(jié)合工程需要投入了批量生產(chǎn)和應(yīng)用。
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