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铬锰系不锈钢近十年来的发展
2016-03-03 11:05:53
铬锰系不锈钢近十年来的发展
近十几年Mn系不锈钢发展主要围绕着三个方面:1、经济性亚稳奥氏体不锈钢,2、高强度CrMnN奥氏体不锈钢,3、超级奥氏体不锈钢。
1、  经济性亚稳奥氏体不锈钢
研发的核心仍然是节镍,廉价,良好的机械性能和成形性能。表7列出各国研发的经济型CrMn系不锈钢,表8列出亚稳奥氏体不锈钢的物理性能,表9列出亚稳奥氏体不锈钢的机械性能。
7   经济型CrMn系亚稳奥氏体不锈钢
钢号
C
Cr
Ni
Mn
Mo
Cu
N
Si
P
S
204Cu
≤0.15
15.00/17.50
1.50/3.50
6.00/9.00
0.2
2.00/4.00
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-7
≤0.12
16.00/18.00
2.00/4.00
5.00/7.00
 
1.50/3.50
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-9
≤0.12
16.00/18.00
3.00/5.00
4.00/6.00
 
1.50/3.50
≤0.20
≤1.00
≤0.045
≤0.030
NTK D-10
≤0.08
16.00/18.00
4.00/6.00
3.00/5.00
 
2.00/3.00
0.15
≤1.00
≤0.045
≤0.030
204M
≤0.15
15.00/17.00
1.50/3.50
6.00/9.00
 
 
≤0.25
≤1.00
≤0.045
≤0.030
J1
≤0.08
15.00/17.00
4.00/5.00
7.00/8.00
 
≤1.5
0.10
≤1.00
≤0.075
≤0.030
J4
≤0.10
14.00/16.00
0.80/1.20
8.50/10.00
 
≤2.0
0.20
≤0.75
≤0.075
≤0.030
 
8   亚稳奥氏体不锈钢物理性能
钢种
密度
g/cm3
平均热膨胀系数10-6/℃
特定温度下的电阻
μΩ/cm
导热率w/cm?℃
比热J/g?℃
弹性模量
N/mm2
熔点
0~100℃
0~500℃
100℃
500℃
0~100℃
NTKD-7
7.84
16.9
18.6
77
0.15
0.24
0.53
198000
1400/1450
NTKD-10
7.86
16.9
18.6
77
0.15
0.24
0.53
198000
1400/1450
SUS304
7.93
17
18
72
0.17
0.21
0.55
198000
1400/1450
 
9   亚稳奥氏体不锈钢机械性能
钢种
规格mm
抗张强度MPa
屈服强度MPa
延伸率%
硬度Hv
抗弯性R=1,180°
Er
204Cu(3%Cu)
棒φ5
962
486
-
-
-
 
204Cu(2%Cu)
棒φ5
1004
499
-
-
-
 
304
棒φ5
869
392
-
-
-
 
NTK D-7
板0.8
727
409
45
202
无裂纹
12.9
NTK D-10
板0.8
618
314
51
175
无裂纹
13.2
204M
板1
839
488
53
-
无裂纹
-
304
板1
618
314
59
170
无裂纹
13.2
J4
板1
850
490
61
210
无裂纹
13.2
 
204Cu的Ni含量较304低6%,加入3%Cu,8%Mn,≤0.25N,有着与304类似的成型性,加工硬化速率和耐蚀性。棒、线材已大量取代304,供冷锻紧固件、弹簧、丝/绳、钉、护板、钢带生产。NTK D-7与204Cu基本相似。NTK D-9 、NTK D-10是在NTK D-7基础上将Ni从~3%分别增加到~4%、~5%,N从0.25%降至0.20%、0.15%,此二钢种强度略有降低,塑性稍有提高,钢的成型、耐蚀性较NTK D-7稍好。NTK D-9、NTK D-10与美国AISI211类似,多用于生产板材,适于厨房设备,电气设备,器皿,室内装饰等使用。J4的Cr降至16%以下,Ni降至1%,加入1.5%Cu,N ≤0.20%,J4固溶处理后为单一奥氏体组织,强度及加工硬化速率高于304,成型性与304相当。但是J4Cr在16%以下,Ni仅为1%,又加入9%Mn。如图5所示CrMn钢中合金元素对在1000ppmCl-、80℃溶液中点蚀电位的影响。点蚀电位与Cr+3.3Mo+30N-Mn成正比,这意味着Mn的加入降低钢的耐蚀性。图6、表10示出了J4、409、00Cr13、439、304在30℃的3.5%NaCl溶液中的点蚀电位,409的耐蚀性(点蚀电位)与409相当。较439、304差得多。因此,J4只适用于室内的装饰、室内用具,器皿,要求强度的弱腐蚀介质。204M有着优异的强度和塑性配合,特别在不同冷变形量下强度和塑性都比相对应的304高,适宜于做汽车机构部件,如空间构架,底盘和结构不见,燃料缶和冲击吸收部件。
 
图5   CrMnNiN奥氏体不锈钢中合金元素对点蚀电位的影响
 
图6    J4、409、00Cr13、439、304不锈钢
在303.5%NaCl溶液中的极化曲线(击穿电位)
10    J4、409、0Cr13、439、304在中性氯化物中耐点蚀性
钢号
化学成分
厂家
供货状态
试验溶液
点蚀电位
J4(201)
0.090C-14.78Cr-1.01Ni-9.57Mn-1.52Cu-0.15N
华光
固溶处理
30℃,
3.5%NaCL
26mV,49mV
J4(201)
0.079C-14.45Cr-0.98Ni-8.92Mn-1.42Cu-0.13N
联众
固溶处理
33 mV,46 mV
J4(201)
0.080C-14.22Cr-0.82Ni-9.73Mn-1.54Cu-0.16N
吴航
固溶处理
35 mV
J4(201)
0.082C-14.74Cr-0.90Ni-9.34Mn-1.45Cu-0.12N
瑞田
固溶处理
20 mV
J4(201)
0.071C-14.58Cr-0.85Ni-9.60Mn-1.46Cu-0.13N
西南
固溶处理
21 mV
409
0.007C-10.99Cr-0.20Mn-0.50Si-0.24Ti
宝钢
退火处理
29 mV,37 mV
00Cr13
0.026C-13.60Cr-0.50Mn-0.50Si
宝钢
退火处理
50 mV,60 mV,76 mV
439
0.016C-17.32Cr-0.091Mn-0.31Si-0.15Ti
太钢
退火处理
213 mV,216 mV
304
0.045C-18.24Cr-8.17Ni-0.88Mn-0.24Si
太钢
固溶处理
285 mV
 
2、  高强度CrMnN奥氏体不锈钢
CrMnN不锈钢具有很多重要特性:高强度,高耐磨性,高韧性、耐蚀性、无磁性,近十年来随着冶金技术的进步,使之得到发展并已在某些工业领域应用。表11列出各国研发一些高强度CrMnN钢。
CrMnN不锈钢固溶处理和冷作后的机械性能是十分诱人的,钢的屈服强度是Cr18Ni9的2.5~3倍,而且延性不低于Cr18Ni9(表12、图7)。室温ISO-Y冲击韧性280J,冷至-80冲
表11   高强度CrMnN奥氏体不锈钢化学成分(wt%)
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钢号
C
Mn
Cr
Mo
Ni
N
Cr19Mn10N0.5
0.08
10
19
-
 
0.5
Cr18Mn18N0.5
0.08
18
18
-
 
0.5
Cr21Mn23Mo0.7N1
0.08
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