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铬锰系(200系)奥氏体不锈钢现状、发展与前景
2016-03-03 11:04:22
铬锰系(200系)奥氏体不锈钢现状、发展与前景
 
杨长强
中国特殊钢企业协会不锈钢分会
 
锰是不锈钢生产的重要合金元素,在CrNi系不锈钢生产中作为脱氧元素,一般加入1.5%Mn,在Cr-Mn-Ni-N、Cr-Mn-N系不锈钢中作为重要的合金化元素,一般加入6~20%。铬系不锈钢研发始于1912年,Cr-Ni奥氏体不锈钢研发始于1913年,Cr-Mn-Ni-N不锈钢于1926年在德国首先开始研制,美国后来由于同样的原因,即战争导致镍短缺,开始以锰、氮代镍的不锈钢研究,至40年代便取得了显著成果。1955年美国钢铁协会(AISI)就将低Ni-CrMnN不锈钢AIASI201、AISI202纳入标准。1972年日本将它们(SUS201、SUS202)纳入JIS标准,苏联1972年将12Х17Г9АН4(相当AISI202)纳入标准。中国1975年将1Cr17Mn6Ni5N(相当201)和1Cr18Mn8Ni5N(相当202)纳入国标(GB)。研究发现CrMn系不锈钢有很多不可多得的特性,如1固溶处理后高的强度,2冷加工高的硬化率,高的强化系数,3无磁性(冷加工状态下极低的导磁率),4优良的耐磨性,5较小的晶间腐蚀倾向。所以CrMn系不断得到改良和创新,不断开发出一系列新钢种,这就形成CrMnN不锈钢与AISI300(CrNi系)并列的AISI200(CrMn系)不锈钢。2002年美国ASTM不锈钢标准中CrNi300系有77个标准牌号,CrMn200系有22个牌号,如加上企业牌号将超过30个。中国特殊钢企业协会2003年12月发布《Cr-Mn系不锈钢厚板、薄板和钢带技术规范》中纳入16个牌号。CrMn系不锈钢已不完全是节镍概念上的钢种,而是发展一系列具有CrMn系不锈钢特有优异性能的材料。2003年全世界CrMn系不锈钢产量达到不锈钢总量的7.5%,2004年产量占世界不锈钢总产量的9%,已达230万吨,2007年中国CrMn系不锈钢产量为117.8万吨,占中国不锈钢总产量的16.35%。CrMn系不锈钢市场扩大,中心已转移到印度和中国。
 
一、200系不锈钢的概况
1、  钢种和化学成分
200系早期开发是以锰、氮代镍,代替18-8型铬镍奥氏体不锈钢。18-8型Cr-Ni不锈钢301、302、304(包括321)占不锈钢总产量50%以上。这些钢种耐蚀性、机械性能、高低温性能、工艺性能、装饰性等综合性能极佳,广泛应用于民用到军用的各领域,民用的建筑装饰。家用电器,厨房设备和器皿,交通运输,环境?;?,市政建设;军工的航空,航天,核工业,舰船;工业领域的化工、化肥,石油,纺织,印刷,造纸,能源。表1列出了AISI200系列标准含锰奥氏体不锈钢。早期研究了节镍耐蚀的201,202,204,205,206也就是相对应Cr-Ni系的301,302,304,305,316。接着研制211,将低碳氮、加Mn、Cu的钢种,用
表1   铬锰系(200系)奥氏体不锈钢的化学成分
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钢号
元素
UNS
ASTM
AISI
C
Cr
Mn
Ni
Mo
Si
P
S
N
其他
S20100
201
201
0.15
16.00
/18.00
5.50
/7.50
3.50
/5.50
 
1.00
0.060
0.030
0.25
 
S20103
201L
201L
0.03
16.00
/18.00
5.50
/7.50
3.50
/5.50
 
0.75
0.045
0.030
0.25
 
S20153
201LN
T201LN
0.03
16.00
/17.50
6.40
/7.50
4.00
/5.00
 
0.75
0.045
0.015
0.10
/0.25
Cu≤1.00
S20161
 
 
0.15
15.00
/18.00
4.00
/6.00
4.00
/6.00
 
3.00
/4.00
0.040
0.040
0.08
/0.20
 
S20200
202
202
0.15
17.00
/19.00
7.50
/10.00
4.00
/6.00
 
1.00
0.060
0.030
0.25
 
S20300
XM-1
203EZ
0.08
16.00
/18.00
5.00
/6.50
5.00
/6.00
0.5
1.00
0.040
0.18
/0.35
-
Cu0.75/2.25
 
 
204
0.08
17.00
/19.00
7.50
/10.00
4.00
/6.00
-
1.00
0.045
0.030
0.25
 
 
 
204L
0.03
17.00
/19.00
7.50
/10.00
5.00
/7.00
-
1.00
0.045
0.030
0.25
 
S20400
 
 
0.03
15.00
/17.00
7.00
/9.00
1.50
/3.00
 
1.00
0.040
0.030
0.15
/0.20
 
S20430
 
 
0.15
15.50
/17.50
6.50
/9.00
1.50
/3.00
 
1.00
0.060
0.030
0.05
/0.25
Cu2.00/4.00
S20500
205
205
0.12
/0.25
16.50
/18.00
14.00
/15.50
1.00
/1.75
 
1.00
0.060
0.030
0.32
/0.42
Nb0.10/0.30
S20910
XM-19
 
0.06
20.50
/23.50
4.00
/6.00
11.50
/13.50
1.50
/3.00
1.00
0.040
0.030
0.20
/0.40
V0.10/0.30
S21400
XM-31
 
0.12
17.00
/18.50
14.50
/16.00
1.00
 
0.30
/1.00
0.045
0.030
0.35
 
S21500
 
 
0.06
/0.15
14.00
/16.00
5.50
/7.50
9.00
/11.00
0.80
/1.20
0.20
/1.20
0.040
0.030
0.25
/0.50
Nb0.75/1.25
V0.15/0.40
B0.003/0.009
S21600
XM-17
216
0.08
17.50
/22.00
7.50
/9.00
5.00
/7.00
2.00
/3.00
0.75
0.045
0.030
0.25
/0.50
 
S21603
XM-18
216L
0.03
17.50
/22.00
7.50
/9.00
5.00
/7.00
 
0.75
0.045
0.030
0.25
/0.50
 
S21800
 
 
0.10
16.00
/18.00
7.00
/9.00
8.00
/9.00
 
3.50
/4.50
0.040
0.030
0.08
/0.18
 

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