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聯創解析不鏽鋼中所含各元素的作用


不鏽鋼本身因其具有的耐蝕、耐熱、耐磨等特性不銹鋼置物架,在我國重點發展的能源、石化、電力、采礦等領域中得到廣泛應用。
  
  從消費狀況看,目前中國的表觀消費量已經達到世界最高水平接近全球總消費量的1/4,人均不鏽鋼消費量達到3。4KG,躍居到發展中國家前列。但消費量增長速度逐漸放緩,由消費年均增長率30%以上的超高速發展階段,轉變為目前增長率為6。43%的穩步發展階段。
目前,日本東京地區管道不鏽鋼化已達76%,管道漏水率由原來的14。7%降至目前的7。5%。日本大阪遭受大地震,不鏽鋼儲水罐完好無損。最近,日本開發出波紋管接頭,使不鏽鋼輸水管路的施工成本降低20%,總成本降低3%,維修成本降低3/4。
  
  不鏽鋼產業帶動下的不鏽鋼水泵,具有良好的市場發展前景。據相關人士預測,中國的不鏽鋼泵市場在近十年內可達20-30億。不鏽鋼泵憑借耐腐蝕、抗地震、節水、安全衛生、重量輕、維修少、壽命長、壽命周期成本低、可回收等一系列優勢特性,贏得了市場的厚愛。
 目前,已知的化學元素有100多種,在工業中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種。對於人們在與腐蝕現像作長期鬥爭的實踐而形成的不鏽鋼這一特殊鋼系列來說,最常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對不鏽鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學元素周期表中位於過渡族的元素。實際上工業上應用的不鏽鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的,當幾種元素共存於不鏽鋼這一個統一體中時,它們的影響要比單獨存在時復雜得多,因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要注意它們互相之間的影響,因此不鏽鋼的組織決定於各種元素影響的總和。
鉻在不鏽鋼中的決定作用:決定不鏽鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻每種不鏽鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不鏽鋼。鉻之所以成為決定不鏽鋼性能的主要元素,根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以後,促使其內部的矛盾運動向有利於抵抗腐蝕破壞的方面發展。這種變化可以從以下方面得到說明:
碳在不鏽鋼中的兩重性碳是工業用鋼的主要元素之一,鋼的性能與組織在很大程度上決定於碳在鋼中的含量及其分布的形式,在不鏽鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不鏽鋼中對組織的影響主要表現在兩方面,一方面碳是穩定奧氏體的元素,並且作用的程度很大(約為鎳的30倍),另一方面由於碳和鉻的親和力很大,與鉻形成—系列復雜的碳化物。
就這五個鋼號來說由於含碳量不同,強度與耐腐蝕性能也是有區別的,0Cr13~2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強度低於3Crl3和4Cr13鋼,多用於制造結構零件,後兩個鋼號由於含碳較高而可獲得高的強度多用於制造高強度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不鏽鋼的晶間腐蝕,可以將鋼的含碳量降至0。03%以下,或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻,再如當高硬度與耐磨性成為主要要求時,我們可以在增加鋼的含碳量的同時適當地提高含鉻量,做到既滿足硬度與耐磨性的要求,又兼顧—定的耐腐蝕功能,工業上用作軸承、量具與刃具有不鏽鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼,含碳量雖高達0。85~0。95%,由於它們的含鉻量也相應地提高了,所以仍保證了耐腐蝕的要求。
  
  總的來講,目前工業中獲得應用的不鏽鋼的含碳量都是比較低的,大多數不鏽鋼的含碳量在0。1~0。4%之間,耐酸鋼則以含碳0。1~0。2%的居多。含碳量大於0。4%的不鏽鋼僅占鋼號總數的一小部分,這是因為在大多數使用條件下,不鏽鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外,較低的含碳量也是出於某些工藝上的要求,如易於焊接及冷變形等。
文章鏈接:中國化工儀器網  鎳是優良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達到24%;而只有含鎳27%時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不鏽鋼。但是鎳與鉻同時存在於不鏽鋼中時,含鎳的不鏽鋼卻具有許多可貴的性能。
  
  基於上面的情況可知,鎳作為合金元素在不鏽鋼中的作用,在於它使高鉻鋼的組織發生變化,從而使不鏽鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。
文章鏈接:中國化工儀器網 鉻鎳奧氏體鋼的優點雖然很多,但近幾十年來由於鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強鋼的大量發展與應用,以及化學工業日益發展對不鏽鋼的需要量越來越大,而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數地區,因此在世界範圍內出現了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不鏽鋼與許多其他合金領域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等)中,特別是鎳的資源比較缺乏的國家,廣泛地開展了節鎳和以其他元素代鎳的科學研究與生產實踐,在這方面研究和應用比較多的是以錳和氮來代替不鏽鋼與耐熱鋼中的鎳。
 以上主要的九種元素對不鏽鋼的性能和組織的影響,除這些元素對不鏽鋼性能與組織影響較大的元素以外,不鏽鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質元素,如硅、硫、磷等.也有的是為了某些特定的目的而加入的,如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不鏽鋼的耐腐蝕性能這一主要性質來說,這些元素相對於已討論的九種元素,都是非主要方面的,雖然如此,但也不能完全忽略,因為它們對不鏽鋼的性能與組織同樣也發生影響。

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