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铁素体不锈钢-灵性与美丽

发布日期:2020-06-15 作者: 点击:

铁素体不锈钢-灵性与美丽


不锈钢家族主要可以分为奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢,双相不锈钢,马氏体不锈钢(包括沉淀硬化马氏体不锈钢)等几大类别。各类不锈钢有各自不同的性能和优缺点。


如果把各类不锈钢比作小孩,那奥氏体不锈钢就是一个全优的好学生:听话,懂事,各科成绩都好。奥氏体不锈钢有良好的焊接性能,广泛的耐腐蚀耐高温性能,优异的机械性能,有韧性,有强度,冷热加工性能好,怎样加工和变形基本都不会有问题…… 有那么一点点缺点就是膨胀系数稍大,导热系数稍小。但这么好的小孩有时候总让人觉得是不是太好了?的确,在特定的环境下:应力腐蚀环境,对绝大部分奥氏体不锈钢都是致命的(高镍铬钼的超级奥氏体不锈钢应力腐蚀敏感性相对较小)。对应力腐蚀敏感是奥氏体不锈钢的死穴。应力腐蚀开裂是在材料没有明显腐蚀减薄的情况下,材料开裂破坏。导致应力腐蚀的主要因素包括介质,温度,PH值,应力(主要是拉应力)以及时间。在这些因素的综合作用下,奥氏体不锈钢会开裂甚至突然脆性断裂,从而可能造成无法及时补救的没有预警的灾难性后果。给人的直观感觉就是莫名其妙不知所以。就好像北大学生弑母,让人无法理解。对于这种学生,能做的就是多了解他的个性,少些长期的压力,避免让其在这样的环境中学习和生活。然而,能让奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的介质很多,包括各种氯化物或含氯化物和卤族元素的溶液(包括盐水、海水、河水、井水、高温高压水、水蒸汽和海洋性大气等)、氢氧化物、硝酸和硝酸盐、氢氟酸、氟硅酸和含氟离子的水溶液、硫化氢水溶液、硫酸,亚硫酸和联多硫酸等,而且腐蚀介质的浓度无需很高。奥氏体不锈钢会在氯化物浓度仅为百万分之几的高温水中发生应力腐蚀。温度和PH值有时也是在应用环境中不可避免的。而应力有来自外部的,也有材料内部在加工过程中或者不恰当的热处理过程中产生的残余应力。然后,一切就交给时间了,有时候应力腐蚀产生得很快有时候应力腐蚀产生得很慢。 对于这样一个优等生,我们都希望他不要承受不住压力而突然崩溃!


马氏体不锈钢(包括沉淀硬化马氏体不锈钢)最主要的特点是有高强度高硬度还耐一定的腐蚀。主要用来做耐磨耐腐蚀的高强度轴,轴套,零部件等。如果把马氏体不锈钢比作小孩,那他就是一个特长生。他很倔强抗击打,有点像小程咬金,但他的未来你看得到。你会让他做他擅长的事情。他在社会中有他的一席之地。


双相不锈钢是其同时具有奥氏体和铁素体两种组织的一类不锈钢。因此双相不锈钢既有奥氏体不锈钢的良好焊接性能和韧性,又有铁素体不锈钢的耐氯化物的点腐蚀和应力腐蚀性能。两相的结合还有高的屈服强度和硬度。如果把双相不锈钢比作小孩,那他似乎这也好那也好比谁都好。但实际双相不锈钢既有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,也继承了两者的缺点。焊接性能和韧性比奥氏体不锈钢差点,特别是高铬双相不锈钢焊接时有害相析出比铁素体不锈钢还快;耐点腐蚀和应力腐蚀比铁素体不锈钢也差点。人们利用双相不锈钢主要是为了对抗奥氏体不锈钢不能对抗的应力腐蚀和点腐蚀环境。但双相不锈钢对应力腐蚀并不具有铁素体不锈钢的免疫性。特别是在酸性氯化物环境,由于两相的电位差,在特定的环境中还会加速腐蚀。因此,双相不锈钢在某种程度上说,既是这也是那也是,也是这也不是那也不是。对于这样一个小孩,有种无奈。但为了发挥其长处,我们必须小心翼翼。


长期以来,铁素体不锈钢在人们的眼里是一种既脆又硬,没有韧性,焊接性能差,冷热加工性能差,耐腐蚀性能也差的带磁性的“不锈铁”。 的确,由于其固有的特性,铁素体不锈钢有诸多性能劣势或者说应用的约束性条件。普通铁素体不锈钢的性能劣势主要表现在:室温韧性不足,塑-脆性转变温度高,有些钢种高于室温;有475度脆性,中温脆性,高温脆性;晶粒容易粗化,焊接性能较差,焊接后韧性,耐腐蚀性能下降厉害等。但实际这些铁素体不锈钢的劣性都是可以消除和避免的。随着人们对铁素体不锈钢的不断深入了解,以及随着冶炼和加工技术的进步,特别是炉外精炼AOD, VOD等引入后,铁素体不锈钢中的碳和氮能降到一个合理的含量,稳定化元素和耐腐蚀性元素的添加等使铁素体不锈钢的性能得到大幅度提升:韧性大大提高,脆性转变温度降低,深冲性能提高,焊接性能和焊后耐腐蚀性能提高。特别是冷加工后,破碎了铸造和热轧状态下的粗大晶粒,再辅以正确的热处理,就可以极大的细化铁素体不锈钢的晶粒,使其韧性大大提高。室温韧性只比奥氏体不锈钢稍差,完全满足于冷加工等的工程应用。大部分铁素体不锈钢塑-脆性转变温度也低于室温,某些钢种低于零下50摄氏度。因此,铁素体不锈钢应该在冷轧冷拔再热处理酸洗后使用。 如果把铁素体不锈钢比作小孩,那他就是一个真正有灵性的小孩,优点非常突出,长大后能当大用可成为栋梁之才。


铁素体不锈钢是一个大系列,钢种繁多,每个钢种都有其独特的性能,需区别对待。按钢中铬含量的多少进行分类,铁素体不锈钢可以分为低铬型(铬含量10-14%),中铬型(铬含量14-24%),和高铬型(铬含量大于24%)。按铁素体不锈钢的发展可分为前期高碳氮等含量的普通铁素体不锈钢,和AOD和VOD等精炼设备引入后的超低碳氮的高纯高性能铁素体不锈钢以及超级铁素体不锈钢。按铁素体不锈钢的耐蚀耐温性能可以分为耐腐蚀铁素体不锈钢和耐高温铁素体不锈钢。


低铬的铁素体不锈钢代表性的钢种有410S,410L,405,409等。这类钢种没有475度脆性,对应力腐蚀不敏感,基本免疫!在石油蒸馏装置中各部分的耐蚀性明显优于碳钢而与0Cr18Ni12Mo2 (316L)相当,304,316L等奥氏体不锈钢应力腐蚀非常敏感。有时候人们拿这类低铬铁素体不锈钢与奥氏体常用的304和316L钢种相比,认为低铬铁素体不锈钢耐均匀腐蚀性比304,316L差很多。但人们似乎忘了,低铬铁素体不锈钢只有12%左右的铬含量,且不含镍;而304含最少有18%的铬和8%的镍,更不用说316L了。 就好像拿一个小学生和一个中学生比,或者说拿一匹低等马去比别人的中等马是不太合适的。 况且,这个小学生能干的事,是一个中学生甚至大学生干不了的事。我们应该看到和利用其优点,而不是看到他的缺点。由于成本较低,既美观又耐一定的腐蚀,409通常用来做汽车尾气的排气管。用量非常大。于是人们似乎觉得这些贴近生活的铁素体不锈钢只能做这些耐低腐蚀的低端活。而实际上,含铬钼量与304,316L相当的中铬铁素体不锈钢的耐腐蚀性基本可以与之匹敌了。中铬铁素体不锈钢的代表钢种有439,443,444,445J2等。439和443的耐蚀性与304基本相当,444和445J2的耐蚀性与316L基本相当。耐蚀性包括耐均匀腐蚀性,耐晶间腐蚀性,耐点腐蚀和缝隙腐蚀性以及耐应力腐蚀性。而铁素体不锈钢耐应力腐蚀性基本免疫,是其最突出的优点。核电站的汽水分离再热器和高压加热器使用的就是439材质的管子。 这些高温高压高应力环境是奥氏体不锈钢所不能胜任的,而用铁素体不锈钢比用碳钢从寿命和可靠性来说有质的区别。高铬铁素体不锈钢(包括超级铁素体不锈钢)的代表钢种有44627,44660,44735等。44627在烧碱工业中的应用效果优于纯镍,44660和44735耐氯化物点腐蚀和缝隙腐蚀优于超级奥氏体和超级双相钢,在海水中可以与纯钛相媲美。另外,铁素体不锈钢还有一些其他的独特优点,比如铁素体不锈钢都有磁性,可导磁,可用于电磁感应加热设备;热膨胀系数小,与碳钢相当;耐高温铁素体不锈钢可以耐高温还原性硫化物腐蚀,超级铁素体不锈钢在大于95%浓度的高温硫酸中可以钝化等等。总之,铁素体不锈钢这个小孩,有着各种各样的缺点。但你能从他那双明亮的眼睛里看到灵性和希望。他调皮捣蛋不服管教,那是你不懂得他的个性和特质,方法不对。热轧或热加工状态下的铁素体不锈钢经过冷轧等冷加工后,再辅以正确的热处理,铁素体不锈钢的各种缺点都得以改善甚至消失。正如一个天赋异禀的小孩,必须经过摸爬滚打,经过生活和岁月的锤炼才能长大成才!如果一定要找出铁素体不锈钢应用的不足,那就是焊接!铁素体不锈钢焊接后,焊缝及热影响区韧性变差,耐腐蚀性下降很多。那是因为焊缝金属组织变成了铸态。就等于一个优秀的人变回了出生时的状态。 但好在铁素体不锈钢能顶得住冷变形所产生的应力而不破坏,因此铁素体不锈钢的连接可以少用焊接,比如换热管与管板的连接可以使用胀接。 对于这样一个优秀的孩子,任何夸赞的词语都不为过,而在懂得他的父母心里, 都会宠爱的称呼为:我真正的乖儿子,聪明儿!


如果把不锈钢比作美女,那奥氏体不锈钢就是薛宝钗。但在持续不断的压力下,脾气再好的薛宝钗也顶不住,点中了死穴,她也有崩溃的时候。马氏体不锈钢就是女汉子。她能劈柴挑水,洗衣做饭,比一般男人都强。双相不锈钢整体看上去好像是个大美女。但她经不起细看。而铁素体不锈钢才能称得上真正的美女。用女神形容都觉得太俗。她天生丽质,个性刚烈,心中容不得多少杂质,拒人于千里之外不得碰触,经过童年的锤炼后,长成亭亭玉立的少女。只有懂她的人才能得到她的芳心。一旦得到她的芳心后,你马上会发现她比你想象中的更美!一双闪亮的大眼睛里充满坚毅和智慧而又不失纯真,光滑的皮肤下是健美的身姿。真正的美女也可以分很多种,低铬铁素体就已经是大家闺秀了,中铬铁素体不锈钢就是皇家公主级别,而超级铁素体不锈钢就是嫦娥,西施,昭君那样的或者说是这些我泱泱中华美女的结合体!记得马未都好像说过,有一次他在靠近四川的青藏高原地区出差,从车里看到路上一位美女,第一眼看是美女,第二眼惊为天人,待到他想再看看的时候,他的车已经走远了,这个遗憾后来一直伴随着他。而铁素体不锈钢就是这样一位美女,如果你不懂得欣赏,她会让你遗憾终生!

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