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高氮不锈钢在国内外的发展

来源:小勐拉99贵宾会钢业 日期:2020-04-07 18:16:35 人气:26

在高温和室温的环境下奥氏体不锈钢是不会发生组织转变,所以其只能通过冷变形来提高强度,但是固溶强度低是这类钢的缺陷。因此,通过将氮化合金加入到不锈钢中在固溶强化的作用下获得高强度的奥氏体不锈钢。

高氮不锈钢在国内的研究现状

上世纪50年代我国的肖纪美教授就对高氮钢的性能开始进行了研究[6,7]70年代,高氮无镍双相不锈钢[8]在中科院被研发并对其性能进行研究。2006年的高氮钢国际会议的召开为我国高氮钢的研发制造了机遇并对其起了推动作用。本世纪中期,中科院通过比较传统316不锈钢和医用高氮钢的综合力学性能、腐蚀性能和生物相溶性,得出新型高氮钢的性能由于传统316不锈钢,在传统的不锈钢中由于镍含量相对较高,而且有些人体对镍元素表现出排斥现象,导致过敏,而在新型高氮钢中大多为不含镍或者降低镍含量,从而克服医学上的困难。近年来,我国较多高校、科研机构都开始对高氮钢进行研究,主要研究其冶炼制度、组织结构的特点、力学性能、加工工艺和腐蚀性能。与国外相比我过对高氮钢的研究还很落后,但还是制备了类似于德国P200Crl8Mnl8N护环钢[9]Crl8Mnl8N被投入工程领域,但是出现热加工开裂的问题,影响质量和成本。由于冶炼设备的限制,加压冶金任然是一个难以解决的问题。

高氮不锈钢在国外的研究现状

1912年,氮可以影响钢的力学性能和奥氏体组织的形成,这个理论最早被Andrew所发现[10]1926Adcodk[11]研究得出氮可以使不锈钢的强度得到提高。接着Uhlig提出氮可以提高钢的腐蚀性能。在二战期间,钢铁得到广泛的使用,而作为不锈钢中的主要元素镍严重缺乏,成本昂贵。所以,针对此现象德国最早研制出以氮和锰来取代部分镍含量的含氮不锈钢[12]20世纪50年代,美国也研制了AIS200系高氮高猛不锈钢[13,14],其强度和耐蚀性都优于AIS304AIS200系列不锈钢的消耗和生产最大的国家主要集中于印度和欧美。在60年代初对高氮钢的制备主要是在实验室中通过加压感应炉进行制取。60年代后期AOD炉外精炼技术的出现使高氮钢的制备也得到了改善,工业上也生产出了具有较高强度和耐蚀性能的Cr21Mn9Ni7N0.32不锈钢,但是并没有得到广泛的推广和应用。8090年代加压冶炼的发展为高氮钢生产起了推动作用,并且德国研制的护环钢被发达国家广泛应用[15]

高氮奥氏体不锈钢的应用及其性能特点

在于低氮钢和无氮钢相比较而言,高氮钢具有很多有益的性能。如高强度、高韧性和低成本等。由于这些有点促使其在工业上应用广泛。高氮钢用于做固定材料,通过冷加工工艺,具有高耐蚀性并且屈服强度超过2000MPa。然而在汽车行业中,一般会使用氮含量小于0.4%的不锈钢。若将CN含量提高到0.8%时,就会出现如图1.1中所示的高氮钢与低合金钢相比较得出的强度和塑性的优点,基于以上优点高氮钢被应用于制造汽车车板和内部高压管道,其可以使汽车重量减轻,降低油耗、增加抗冲击等特点。

由于镍元素会造成人体过敏的现象,所以高氮无镍不锈钢其优点为钢中不含镍元素,不会对人体造成伤害。所以被广泛应用于制造直接与人体体液接触的部件,如牙齿矫正器等。因为在这种不锈钢的成分中,含有大量的氮、铬和钼元素,而这些元素对钢的耐蚀性能起着优异的作用,使其在于人体体液和汗液长期接触后也不会发生溶解和腐蚀的现象,也不会伤害人体,并结合其高韧性的特点使高氮钢成为医疗界所青睐并用于外科植入手术材料等。

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