鉬是除鉻、鎳之外不銹(xiu)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(su)(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素(su)(su),其(qi)能(neng)力(li)和(he)鉻相當,因此在(zai)含鉬(mu)(mu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼中,為(wei)保持奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing),鎳含量較(jiao)鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼高。鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)入,除了對(dui)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)平衡的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)之外,對(dui)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼帶(dai)來組織(zhi)上的(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)是顯著促進奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼中金屬間(jian)相的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng),比如σ相、x相、Laves相等,將極(ji)大地降低(di)(di)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)熱穩(wen)定(ding)性(xing),增(zeng)加(jia)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)化敏感性(xing),進而(er)導致(zhi)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)韌(ren)性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)、冷成(cheng)型性(xing)和(he)焊(han)接性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)降低(di)(di)。隨著鉬(mu)(mu)含量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),對(dui)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)更(geng)(geng)加(jia)明顯,尤其(qi)是在(zai)超級奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼中。對(dui)于4%以上鉬(mu)(mu)含量的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼,為(wei)保證組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing),避免金屬間(jian)相的(de)(de)(de)(de)(de)析出,均(jun)要求在(zai)更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度和(he)更(geng)(geng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)保溫(wen)時間(jian)固溶處理以充(chong)分消融金屬間(jian)相。



  鉬作為一個較大(da)的(de)(de)原子,通(tong)過固溶強(qiang)(qiang)化可提高(gao)包(bao)括高(gao)溫強(qiang)(qiang)度(du)等(deng)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du),并改善奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)高(gao)溫持(chi)久和蠕變性(xing)能。但是鉬的(de)(de)加(jia)入使鋼(gang)的(de)(de)高(gao)溫變形抗力(li)增(zeng)加(jia),尤其是當奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)因(yin)鉬的(de)(de)加(jia)入存在少量8鐵(tie)素體(ti)(ti)時,其熱(re)(re)加(jia)工性(xing)、熱(re)(re)成(cheng)型(xing)性(xing)明顯低于鉻鎳奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。



  與(yu)不含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)(mu)的(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比,含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)(mu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)通常耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能更好,常應(ying)用(yong)于腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)更強(qiang)的(de)(de)環境如化(hua)(hua)工設備或海洋用(yong)途。鉬(mu)(mu)(mu)(mu)主要(yao)(yao)提升不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)還原性(xing)(xing)(xing)介(jie)質的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),尤其是點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能是鉻(ge)的(de)(de)3.5倍。含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)(mu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)(hua)能力(li)顯(xian)著強(qiang)于鉻(ge)鎳不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。研(yan)究表明(ming),鉬(mu)(mu)(mu)(mu)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)僅當鋼(gang)中含(han)(han)有(you)較高(gao)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)時(shi)候(hou)才有(you)效(xiao)。這是因為鉬(mu)(mu)(mu)(mu)能顯(xian)著促進(jin)鉻(ge)在(zai)(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)膜中的(de)(de)富集(ji),從(cong)而增(zeng)強(qiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),顯(xian)著強(qiang)化(hua)(hua)鋼(gang)中鉻(ge)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作(zuo)(zuo)用(yong),從(cong)而大幅(fu)提高(gao)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。由于鉬(mu)(mu)(mu)(mu)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)是和鉻(ge)協(xie)同作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)結(jie)果,因此在(zai)(zai)研(yan)究含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)(mu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時(shi),往往需要(yao)(yao)尋找鉻(ge)、鉬(mu)(mu)(mu)(mu)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)平衡,以找到最佳耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)成(cheng)分組合(he)。此外(wai),鉬(mu)(mu)(mu)(mu)形成(cheng)鉬(mu)(mu)(mu)(mu)酸鹽后可以起到緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(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(dan)、含鉬的(de)(de)(de)Cr-Ni-Mo奧氏體(ti)不銹鋼(gang),由于(yu)兼具強度和耐(nai)蝕性,在核(he)電(dian)一(yi)回(hui)路管(guan)(guan)道(dao)系(xi)統(tong)(tong)普遍使用(yong)(yong)。核(he)電(dian)一(yi)回(hui)路系(xi)統(tong)(tong)是由主管(guan)(guan)道(dao)(反應(ying)(ying)(ying)堆(dui)冷卻(que)劑系(xi)統(tong)(tong))及(ji)多個高能輔(fu)助系(xi)統(tong)(tong)(如(ru)壓(ya)力安全系(xi)統(tong)(tong)、余熱排(pai)出系(xi)統(tong)(tong)、安全注(zhu)射系(xi)統(tong)(tong))組成(cheng)。一(yi)回(hui)路系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)在反應(ying)(ying)(ying)堆(dui)運(yun)行期間(jian)的(de)(de)(de)工作條件(jian)十(shi)分苛刻,除(chu)了承(cheng)受各種載荷組合和低周、高頻疲勞(lao)所(suo)引起的(de)(de)(de)機(ji)械損(sun)傷(shang)外,還將承(cheng)受反應(ying)(ying)(ying)堆(dui)冷卻(que)劑介質(zhi)的(de)(de)(de)高溫、高壓(ya)、高流速及(ji) 海洋環境(jing)造成(cheng)的(de)(de)(de)氯離(li)子腐蝕的(de)(de)(de)危害。作為重(zhong)要的(de)(de)(de)核(he)級管(guan)(guan)道(dao)部件(jian),一(yi)回(hui)路系(xi)統(tong)(tong)管(guan)(guan)道(dao)材料均選用(yong)(yong)具有(you)優(you)異的(de)(de)(de)耐(nai)晶間(jian)腐蝕性能、良(liang)好的(de)(de)(de)抗(kang)疲勞(lao)性能和焊接(jie)性能的(de)(de)(de)Cr-Ni-Mo奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。



  為進一步提(ti)高(gao)Cr-Ni-Mo奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)還原性(xing)介質(zhi)中的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing),發展了含銅的(de)(de)(de)(de)Cr-Ni-Mo奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang),如00Cr18Ni14Mo2Cu2、00Cr20Ni25Mo4.5Cu等(deng)。銅能顯著提(ti)高(gao)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)對還原性(xing)介質(zhi)如硫(liu)酸、磷酸等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing),當用鉬(mu)和(he)銅復合合金(jin)化時,效(xiao)果更加突出。在(zai)高(gao)溫(wen)濃(nong)硫(liu)酸中,高(gao)硅不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能則更加優異,如00Cr17Ni17Si6、00Cr18Ni20Si6MoCu 和(he)00Cr11Ni22Si6Mo2Cu。00Cr11Ni22Si6Mo2Cu為我國于20世紀90年代(dai)自主研發的(de)(de)(de)(de)專利牌(pai)號(hao)SS920。此(ci)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)最大特點是在(zai)高(gao)溫(wen)濃(nong)硫(liu)酸中具有優異的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing),在(zai)130℃、96%硫(liu)酸中,鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率小于0.05毫米/年。此(ci)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)冷、熱成  型性(xing)能良(liang)好,可生產(chan)板、管、絲、帶、鍛件、鑄件等(deng)冶金(jin)產(chan)品(pin)。



  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(biao)2-1-3給出了Cr-Ni-Mo(Mo≤4%)奧氏體不銹鋼的(de)化學成分。


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