1. 鐵素體低溫鋼
鐵(tie)素體(ti)低(di)溫(wen)(wen)(wen)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)(yi)般(ban)存在著明顯的(de)(de)(de)韌(ren)性-脆性轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du),當溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)至某個(ge)臨界(jie)值(或區間(jian))會出現(xian)韌(ren)性的(de)(de)(de)急劇下降(jiang)(jiang)。含碳為0.2%鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)沖擊值與溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)關系,其(qi)(qi)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在-20℃左右。這樣一(yi)(yi)來,鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)不宜在其(qi)(qi)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)以下使用。為此一(yi)(yi)般(ban)需在鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)中加入(ru)Mn、Ni等合(he)金元素,以降(jiang)(jiang)低(di)間(jian)隙雜質,細化晶(jing)粒,控制鋼(gang)(gang)(gang)中第(di)二相的(de)(de)(de)大(da)小、形態和分布等,使得鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)韌(ren)性-脆性轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)。
鐵素體不銹鋼在低溫狀態下,存在著像碳素鋼那樣的低溫脆性,而奧氏體鋼則不存在。因此,鐵素體或者是馬氏體不銹鋼有可能產生低溫脆化,而奧氏體系不銹鋼或Ni基合金則不會顯示低溫脆性。鐵素體不銹鋼的12Cr13(410)、10Cr17(430)等在低溫狀態下,會顯示出沖擊韌性值急劇下降。所以鐵素體不銹鋼在低溫狀態下使用時,要特別注意和謹慎。作為改善鐵素體型不銹鋼沖擊韌性的方法,可考慮進行高純化工藝處理。借助于控制C,N等級水平,脆化溫度可在-100~-50℃范圍內得到改善時,使之有可能用于冷凍相關的場合。近年來,已將022Cr18Ti(439)和022Cr18NbTi等應用于冷凍器具的殼體。鐵素體不銹鋼因為是體心立方(bcc)晶格結構,在加工處理時材料性能呈現出變弱,可能出現尖銳的裂紋并會迅速地擴展而造成脆性破壞。奧氏體型不銹鋼因為是面心立方(fcc)晶格結構而不會產生脆性破壞。奧氏體型不銹鋼06Cr19Ni10(304)和06Cr17Ni12Mo2(316)等顯示出在低溫狀態下仍具有優越的沖擊特性。但是,要注意加工處理時析出鐵素體或因加工而引起馬氏體的析出,還有因敏化引起碳化物或σ相等異相析出而引起脆化的傾向。
中(高(gao))合金鐵(tie)素(su)體(ti)低溫鋼(gang)主要有(you)6%Ni鋼(gang)、9%Ni鋼(gang)、36%Ni鋼(gang),其中9%Ni鋼(gang)是應(ying)用較廣(guang)的(de)深冷用鋼(gang)。這類高(gao)鎳鋼(gang)的(de)使用溫度可低至-196℃。
2. 奧氏體(ti)低溫鋼
在(zai)最近十年,奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,在(zai)-151℃和-269℃之間的(de)(de)低溫段(duan)內的(de)(de)表現不(bu)(bu)凡,使用(yong)在(zai)不(bu)(bu)斷(duan)增加,在(zai)液(ye)化氣(LNG)的(de)(de)船運、儲存、管道(dao)系統及其各(ge)種輔助裝備上獲得(de)了大量的(de)(de)應用(yong)。
AISI300 型鋼種,如 06Cr18Ni10(304)、022Cr19Ni10(304L)、06Cr25Ni20(310S)、06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316L)、06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb(347)在-269℃的低溫下都具有優良的可焊性和韌性。在這些不銹鋼中,如06Cr18Ni10(304)和022Cr19Nil0(304L)是最常用的不銹鋼。因此,在設計規范中它們具有最多的現場使用經驗和覆蓋面。這類等級的不銹鋼具有中等的強度和優良的韌性,因此常常按照其成形性能、制造性能以及各種制品形式進行選擇。
在(zai)各種(zhong)改性(xing)類型中(zhong),含氮高強度的不銹鋼,如06Cr18Nil0N(304N)和(he)(he)022Cr17Ni12Mo2N(316LN)常(chang)常(chang)用于低(di)溫過程裝置(zhi)和(he)(he)液氧和(he)(he)液氮的儲存(cun)和(he)(he)輸(shu)送。添加2%的氮提(ti)高強度約40%,并且在(zai)不損失延伸(shen)性(xing)和(he)(he)斷裂韌性(xing)的前提(ti)下,適(shi)度提(ti)高了拉伸(shen)強度。
奧氏體低(di)溫鋼具有(you)較(jiao)高的低(di)溫韌性(xing),一般沒有(you)韌性(xing)-脆性(xing)轉(zhuan)變溫度。按(an)合金(jin)成分不同,可分為三個(ge)系列。
1. Cr-Ni系
Cr-Ni系。主要為18-8型鉻鎳(nie)不銹耐(nai)酸鋼。這種(zhong)鋼低溫韌性、耐(nai)腐蝕(shi)性和工藝性均較好,已不同程度地(di)應用于各種(zhong)深冷(-150~-269℃)技術(shu)中。
2. Cr-Ni-Mn和Cr-Ni-Mn-N系
Cr-Ni-Mn和(he)Cr-Ni-Mn-N系。這類(lei)鋼種(zhong)以錳、氮(dan)代替部分鎳來穩定奧(ao)氏(shi)體。氮(dan)還(huan)具(ju)有(you)強化(hua)作用,使鋼具(ju)有(you)較高的韌性、極低的磁導(dao)率和(he)穩定的奧(ao)氏(shi)體組織(zhi),適用于做超低溫無磁鋼(即材料(liao)的磁導(dao)率很小)。如 06Cr21Ni6Mn9N 和(he)06Cr16Ni22Mn9Mo2 等(deng)在-269℃做無磁結(jie)構部件。
3. Mn-Al系奧氏體低溫(wen)無磁鋼(gang)
Fe-Mn-Al系奧氏(shi)體(ti)低(di)(di)溫(wen)無(wu)磁鋼(gang)。是我國研(yan)制的節約鉻、鎳的新鋼(gang)種,如(ru)(ru)15Mn26A14等可(ke)部分代替鉻鎳奧氏(shi)體(ti)鋼(gang),用于-196℃以下的極低(di)(di)溫(wen)區。如(ru)(ru)能(neng)改善這種鋼(gang)的抗化學(xue)腐蝕(shi)能(neng)力,還可(ke)擴大其應(ying)用范圍。