氮對304不銹鋼管強(qiáng)度的影響有哪些

 304不銹鋼管自問世以來，氮在304不銹鋼管中始終未曾得到應(yīng)用主要因為氮是間隙原子能提高晶間脆性。浙江至德鋼業(yè)有限公司在100MPa壓力下熔煉Fe-C合金，首次進(jìn)行了氮的加入對鋼的性能的研究，該項研究揭示了氮對奧氏體304不銹鋼管的力學(xué)性能和奧氏體穩(wěn)定化具有強(qiáng)烈影響，并對于氮在強(qiáng)烈奧氏體化作用方面有了進(jìn)一步的認(rèn)識。后來，至德鋼業(yè)開展了氮對鐵素體304不銹鋼管的研究。因此上世紀(jì)三十年代以前人們注意力集中在氮能否增大鋼的強(qiáng)度這方面，而在上個世紀(jì)三十到四十年代出于戰(zhàn)爭的原因，作為戰(zhàn)略物資的鎳來源十分缺乏，因而積極開展了以氮代鎳來穩(wěn)定奧氏體304不銹鋼管的研究工作。因而對于氮在奧氏體鋼中的突出作用有了較完整的認(rèn)識，同時對于氮的強(qiáng)化作用也有更多的了解。這一時期人們不但關(guān)于氮對鋼的組織結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度有影響外，而且對于氮對鋼的耐蝕性有了新的認(rèn)識。

 從1950年開始，基于挖掘材料潛力的目的，氮合金化技術(shù)逐步發(fā)展起來。AOD生產(chǎn)工藝的誕生，可以使氮作為氣體替代氮化合金來實現(xiàn)直接合金化，它不僅適合于奧氏體304不銹鋼管生產(chǎn)而且還可用于雙相不銹鋼管生產(chǎn)。在鋼液中采用氮化錳合金替代鎳的工藝提高了氮在奧氏體鋼中溶解度并因此產(chǎn)生了以18Cr－5Ni－8Mn-0.5N為代表性的新AISI200系列鋼種，它比AISI304型具有更高的強(qiáng)度。這一時期人們獲得了更多的有關(guān)氮提高鋼強(qiáng)度的知識。到60年代，人們已經(jīng)認(rèn)識到氮的加入可以明顯提高鋼的強(qiáng)度，因為只要氮原子以間隙固溶體的形式存在，就不會減小鋼的強(qiáng)度，同時對于氮在鋼中的溶解度、氮化物的穩(wěn)定性以及氮在溶體或固態(tài)鐵中的質(zhì)量傳輸和擴(kuò)散的動力學(xué)比都進(jìn)行了較深入的研究。

 1970年瑞典人Aresta對254SMO(20Cr-18Ni-6Mo-0.7Cu-0.2N)304不銹鋼管申請了專利，之后，美國Ludlum公司研制了的AL-6XN (20Cr-20Ni-6.3Mo-0.22N)鋼，從這兩種鋼可以看出氮隨著鉬含量的提高溶解度進(jìn)一步增加。用錳來提高氮的溶解度在奧氏體304不銹鋼管的生產(chǎn)和試驗中由來已久，但是直到1980年人們才發(fā)現(xiàn)鉻和鉬元素同樣也能提高氮的溶解度，因此，在1980-1990年期間，高氮Cr-Mn-Mo-N系奧氏體304不銹鋼管得到發(fā)展。其中具有代表性的鋼種諸如瑞典的Avesta的654SMo鋼(24Cr-22Ni-7.3Mo-3Mn-0.5N)，其鋼中的氮的含量控制在0.5％左右，此外還有3Cr-30Ni-0.74Mn-1.45Mo-0.38N 和18Cr-18Mn-0.57N等。后來南非人又研制出了經(jīng)濟(jì)型的19Cr-10Mn-1Ni-0.5N的鋼種，該鋼具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕性、高的穩(wěn)定性和良好延伸率，并已在金礦、煤炭、糖業(yè)及粉末冶金工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。與此同時，瑞士人研制了具有高強(qiáng)度和高耐蝕性的18Cr-18Mn-1Ni-4Mo-0.6N和19Cr-10Mn-1Ni-0.5Mo-0.5N鋼種?？傊?，氮合金化304不銹鋼管在提高鋼的強(qiáng)度方面而言，已經(jīng)做了一定的工作，但是在同時具有高韌性和高強(qiáng)度和熱加工性的研究方面還很少。