162-paper-超純鐵素體不銹鋼品種及其冶煉技術(shù)的發(fā)展

1、東北大學(xué)，姜周華，13604027570，02483686453，jiang_zhouhua@超純鐵素體不銹鋼品種及其冶煉技術(shù)的發(fā)展姜周華，游香米，李花兵（東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，遼寧沈陽110004）摘要：系統(tǒng)介紹了超純鐵素體不銹鋼品種的發(fā)展?fàn)顩r，尤其是汽車排氣系統(tǒng)用超純鐵素體不銹鋼；分析了合金元素對(duì)超純鐵素體不銹鋼性能的影響；闡述了超純鐵素體不銹鋼的主要精練設(shè)備和冶煉工藝反應(yīng)機(jī)理，指出真空、強(qiáng)攪拌和噴粉是超純鐵素體不銹鋼的精煉手段；

2、最后簡要綜述了超純鐵素體不銹鋼的應(yīng)用范圍。關(guān)鍵詞：超純鐵素體不銹鋼；間隙元素；穩(wěn)定化元素；汽車排氣系統(tǒng)；SSVOD；VODPB；VCRProgressinsteelgradesrefiningprocessesofultrapurityferriticstainlesssteelsJiangZhouhua，YouXiangmi，LiHuabing(SchoolofMaterialsMetallurgyNtheasternUniversi

3、tyShenyang110004China)Abstract:Aimingatultrapurityferriticstainlesssteelsthedevelopmentofsteelgradesespeciallyfautomobileexhaustsystemissystematicallyintroduced.Theeffectsofalloyelementsonitspropertiesarediscussed.Theref

4、iningprocessesfultrapurityferriticstainlesssteelsthewkingmechanismofmainequipmentsaredescribeditispointedoutthattheprerequisitefrefiningultrapurityferriticstainlesssteelsisvacuumstrongstirringpowderinjection.Finallytheap

5、plicationofultrapurityferriticstainlesssteelsisbrieflyoutlined.Keywds:UltrapurityferriticstainlesssteelinterstitialelementsstabilizingelementsautomobileexhaustsystemSSVODVODPBVCR0前言鐵素體不銹鋼系含鉻11%~30%，在使用狀態(tài)下組織結(jié)構(gòu)以鐵素體為主的FeCr或

6、FeCrMo合金[1]。它具有比奧氏體不銹鋼好得多的耐氯化物、苛性堿等應(yīng)力腐蝕性能。此外鐵素體不銹鋼還具有很好的海水局部腐蝕(抗點(diǎn)蝕、抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂)性能和抗高溫氧化性能。普通鐵素體不銹鋼的缺點(diǎn)是對(duì)晶間腐蝕敏感，塑性和韌性都很低，延脆性轉(zhuǎn)變溫度在室溫以上。又由于熔合線附近的熱影響區(qū)的晶粒粗化、475℃脆性、高溫脆性以及δ相形成所引起的焊縫韌性不足，焊接裂紋傾向較大[2]。20世紀(jì)60年代的研究表明[34]，鐵素體不銹鋼的上述缺

7、陷是由于間隙元素C、N造成的。通過降低鋼液中C、N的含表1鐵素體不銹鋼中各元素的作用鐵素體不銹鋼中各元素的作用Table1Theeffectsofvariouselementsonferriticstainlesssteels對(duì)性能的影響元素對(duì)組織的影響有益有害含量范圍Cr使之具有鐵素體組織，隨含量提高加速α和σ相的形成和沉淀獲得不銹性和耐蝕性的最主要的元素韌性下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度上升1113%；1620%；2130%；Mo使鋼更具有鐵素

8、體組織，更加促進(jìn)α和σ相，特別是χ相的形成提高耐蝕性，特別是點(diǎn)蝕性和耐縫隙腐蝕；固溶強(qiáng)化使鋼的硬度、強(qiáng)度提高進(jìn)一步提高脆性轉(zhuǎn)變溫度和缺口敏感性，降低鋼的韌性15%CN間隙元素，強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體。由于在鐵素體中的溶解度很低，在高溫加熱后和隨后的冷卻過程中會(huì)有碳、氮化物沉淀析出，導(dǎo)致高溫脆性；強(qiáng)度提高惡化腐蝕性能，沖擊韌性下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度上移，鋼的缺口敏感性CN≤150ppm時(shí)為超純鐵素體不銹鋼，其腐蝕性能和機(jī)械性能顯著改善Ni擴(kuò)大F

9、eCr合金中γ區(qū)的元素提高室溫力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度；提高一般腐蝕，耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕降低耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能24%TiNb鐵素體形成元素，也是碳和氮的穩(wěn)定化元素。與碳、氮結(jié)合成碳、氮化物，并細(xì)化晶粒抑制鋼中鉻的碳、氮化物的形成，從而提高鋼的耐晶間腐蝕性能提高脆性轉(zhuǎn)變溫度，韌性下降≥10（CN）≥0.204（CN）Nb=12（CN）……Cu弱奧氏體形成元素提高鋼的耐蝕性和冷加工性能提高應(yīng)力腐蝕敏感性0.20.7%Si

10、MnAlSi、Al是鐵素體形成元素，穩(wěn)定鐵素體結(jié)構(gòu)Mn提高氧化膜致密性提高高溫抗氧化性，脫氧和固定硫提高脆性轉(zhuǎn)變溫度Si、Mn≤1.0%Al≤0.2%到150ppm以下，鋼的各種性能會(huì)有明顯的改善。從圖2可見[6]，而加入0.2%以上Nb時(shí)，可以進(jìn)一步改善其抗晶界腐蝕性能。Nb、Ti能夠與殘余C、N結(jié)合成碳、氮化物，起到細(xì)化晶粒的作用；同時(shí)能夠抑制鋼中鉻的碳、氮化物形成，提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。用Nb、Ti復(fù)合穩(wěn)定化超純鐵素體不銹鋼