鉬是除鉻、鎳之外不銹鋼中另一個重要的元素。鉻鎳奧氏體不銹鋼一般僅用于要求不銹性和耐氧化性介質的條件下,鉬的加入,極大地改變了奧氏體不銹鋼的組織和服役性能,尤其是耐蝕性。
鉬(mu)(mu)是鐵素體(ti)形成元素,其能力和鉻相當,因(yin)此(ci)在含鉬(mu)(mu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中,為保(bao)持奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing),鎳含量較鉻鎳奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼高(gao)。鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)加入(ru),除了對鐵素體(ti)和奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織平(ping)衡的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)之外,對奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼帶來組(zu)織上(shang)的(de)(de)(de)(de)更(geng)大的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)是顯(xian)著促進(jin)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中金屬(shu)間(jian)相的(de)(de)(de)(de)形成,比如σ相、x相、Laves相等,將極大地降(jiang)低鋼的(de)(de)(de)(de)組(zu)織熱穩定性(xing),增(zeng)(zeng)加鋼的(de)(de)(de)(de)脆化(hua)敏感性(xing),進(jin)而導致(zhi)鋼的(de)(de)(de)(de)塑(su)韌(ren)性(xing)、耐蝕性(xing)、冷成型(xing)性(xing)和焊接性(xing)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低。隨著鉬(mu)(mu)含量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加,對奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼組(zu)織的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)更(geng)加明(ming)顯(xian),尤其是在超級奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中。對于4%以上(shang)鉬(mu)(mu)含量的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,為保(bao)證組(zu)織的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing),避免金屬(shu)間(jian)相的(de)(de)(de)(de)析出(chu),均要求在更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度和更(geng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)保(bao)溫(wen)(wen)時間(jian)固溶處理(li)以充分消融金屬(shu)間(jian)相。
鉬(mu)作為(wei)一個較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)原子,通過(guo)固(gu)溶強(qiang)化可(ke)提高(gao)包括高(gao)溫強(qiang)度等(deng)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度,并改善奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫持久(jiu)和蠕(ru)變(bian)性能。但是鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)加入使鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫變(bian)形抗力增加,尤其是當奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中因鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)加入存(cun)在少(shao)量8鐵素體時,其熱(re)加工性、熱(re)成型性明(ming)顯低于鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。
與不(bu)含(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼相比,含(han)鉬(mu)(mu)(mu)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼通常(chang)耐腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)更好,常(chang)應用(yong)(yong)(yong)于腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)更強的(de)(de)環(huan)境如化(hua)工設備或(huo)海洋用(yong)(yong)(yong)途(tu)。鉬(mu)(mu)(mu)主要(yao)提升(sheng)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)耐還(huan)原性(xing)介質的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing),尤其是(shi)(shi)點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)是(shi)(shi)鉻(ge)(ge)的(de)(de)3.5倍。含(han)鉬(mu)(mu)(mu)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)能(neng)(neng)力顯(xian)著強于鉻(ge)(ge)鎳不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。研(yan)究(jiu)表明,鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)僅(jin)當鋼中含(han)有較高鉻(ge)(ge)含(han)量的(de)(de)時候才有效。這是(shi)(shi)因為鉬(mu)(mu)(mu)能(neng)(neng)顯(xian)著促進鉻(ge)(ge)在鈍(dun)化(hua)膜中的(de)(de)富集,從而(er)(er)增強不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)穩定(ding)性(xing),顯(xian)著強化(hua)鋼中鉻(ge)(ge)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)作用(yong)(yong)(yong),從而(er)(er)大幅提高奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。由于鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)是(shi)(shi)和(he)鉻(ge)(ge)協同作用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)結果,因此(ci)(ci)在研(yan)究(jiu)含(han)鉬(mu)(mu)(mu)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼時,往往需(xu)要(yao)尋找鉻(ge)(ge)、鉬(mu)(mu)(mu)含(han)量的(de)(de)平衡,以(yi)找到最佳耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分組合。此(ci)(ci)外,鉬(mu)(mu)(mu)形成(cheng)(cheng)鉬(mu)(mu)(mu)酸(suan)鹽后可以(yi)起到緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)劑的(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)。
在Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼合金體系中,廣為人知的當屬17Cr-12Ni-2Mo,即316系列。06Cr17Ni12Mo2(316)屬于奧氏體不銹鋼,具有良好的強度、塑韌性和冷成型性及良好的低溫性能。由于在18-8型基礎上加入2%鉬,因而具有更好的耐還原性介質和耐點蝕、縫隙腐蝕的能力,在各種有機酸、無機酸、堿、鹽類(如亞硫酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、鹵素鹽等)、海水中均具有較好的耐蝕性。022Cr17Ni12Mo2(316L)是在06Cr17Ni12Mo2基礎上發展的超低碳奧氏體不銹鋼,為平衡組織穩定,鎳含量更高。和06Cr17Ni12Mo2相比,022Cr17Ni12Mo2 具有更好的耐敏化態晶間腐蝕性能,適于制造厚截面尺寸的焊接部件和設備。上述兩種奧氏體不銹鋼是制造合成纖維、石油化工、紡織、化肥、造紙、印染及原子能工業用設備的重要耐蝕材料。
采用氮合金化技術,在06Cr17Ni12Mo2 和022Cr17Ni12Mo2 基礎上,發展了06Cr17Ni12Mo2N(316N)和022Cr17Ni12Mo2N(316LN)奧氏體不銹鋼,氮含量一般控制在0.10%~0.25%范圍內,既利用了氮的有益作用,又防止氮化物等有害相的析出。氮的加入,進一步提高了不銹鋼的強度,同時仍保持較高的塑韌性水平。在耐蝕性方面,除仍保留原始鋼種的耐蝕特點外,氮的加入改善了鋼的耐局部腐蝕性能,如耐點蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕性能均得到不同程度的提高。奧氏體不銹鋼的冶金生產工藝性能基本和原始鋼種一致,易于生產板、管、絲、帶、鍛件、型材等冶金產品。在不含氮鋼種的強度稍顯不足的應用領域,此兩鋼種是最佳候選材料。
含氮、含鉬的(de)Cr-Ni-Mo奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang),由于兼具強度和耐蝕(shi)性(xing)(xing),在核電一(yi)回路(lu)(lu)管道(dao)(dao)(dao)系(xi)統(tong)普(pu)遍使用。核電一(yi)回路(lu)(lu)系(xi)統(tong)是由主管道(dao)(dao)(dao)(反(fan)應(ying)堆冷卻(que)劑系(xi)統(tong))及多個高(gao)(gao)能(neng)(neng)輔助系(xi)統(tong)(如壓力安(an)全系(xi)統(tong)、余(yu)熱(re)排(pai)出(chu)系(xi)統(tong)、安(an)全注射系(xi)統(tong))組(zu)成(cheng)。一(yi)回路(lu)(lu)系(xi)統(tong)的(de)管道(dao)(dao)(dao)在反(fan)應(ying)堆運行(xing)期間的(de)工作條件十分苛刻,除了(le)承受各種載(zai)荷(he)組(zu)合和低周(zhou)、高(gao)(gao)頻(pin)疲勞(lao)所引(yin)起的(de)機(ji)械(xie)損(sun)傷(shang)外,還(huan)將承受反(fan)應(ying)堆冷卻(que)劑介質的(de)高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)壓、高(gao)(gao)流速及 海(hai)洋環境造(zao)成(cheng)的(de)氯(lv)離子腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)危害。作為重要的(de)核級管道(dao)(dao)(dao)部件,一(yi)回路(lu)(lu)系(xi)統(tong)管道(dao)(dao)(dao)材(cai)料均選用具有優異的(de)耐晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、良好的(de)抗(kang)疲勞(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和焊接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)Cr-Ni-Mo奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)。
為(wei)(wei)進一步提(ti)高Cr-Ni-Mo奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)還(huan)原性(xing)(xing)(xing)介質中(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),發(fa)展了含銅(tong)的Cr-Ni-Mo奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),如(ru)00Cr18Ni14Mo2Cu2、00Cr20Ni25Mo4.5Cu等(deng)。銅(tong)能顯著提(ti)高奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)對還(huan)原性(xing)(xing)(xing)介質如(ru)硫(liu)酸(suan)、磷酸(suan)等(deng)的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),當用鉬和(he)銅(tong)復合合金化時,效(xiao)果更(geng)(geng)加突出。在(zai)(zai)高溫(wen)濃硫(liu)酸(suan)中(zhong),高硅不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能則更(geng)(geng)加優異,如(ru)00Cr17Ni17Si6、00Cr18Ni20Si6MoCu 和(he)00Cr11Ni22Si6Mo2Cu。00Cr11Ni22Si6Mo2Cu為(wei)(wei)我國于20世紀(ji)90年(nian)代(dai)自(zi)主研(yan)發(fa)的專利牌號SS920。此鋼(gang)(gang)(gang)的最大特點是在(zai)(zai)高溫(wen)濃硫(liu)酸(suan)中(zhong)具有(you)優異的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),在(zai)(zai)130℃、96%硫(liu)酸(suan)中(zhong),鋼(gang)(gang)(gang)的腐蝕(shi)(shi)速率小于0.05毫米(mi)/年(nian)。此鋼(gang)(gang)(gang)的冷、熱成 型性(xing)(xing)(xing)能良好,可生產板(ban)、管(guan)、絲、帶、鍛(duan)件、鑄件等(deng)冶金產品。
022Cr17Ni12Mo2不銹鋼是在06Cr17Ni12Mo2不銹鋼的基礎上降低碳含量得到的一種耐腐蝕性能良好的Cr-Ni-Mo型超低碳不銹鋼。其耐腐蝕性、耐晶間腐蝕性能和高溫力學性能良好,是目前奧氏體不銹鋼應用最為廣泛的鋼種之一。022Cr19Ni13Mo3不銹鋼也是應用較為廣泛的一種Cr-Ni-Mo不銹鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械特性,適合用于食品的加工、儲存和運輸等。
表2-1-3給出了Cr-Ni-Mo(Mo≤4%)奧(ao)氏體不銹鋼的化學(xue)成分。

 
  
 
 
  
 
 
  
 
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