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    2520不锈钢管中合金元素的作用

    来源:至德钢业 日期:2018-09-17 17:14:33 人气:158

    2520不锈钢管中的主要元素有CrNiMnSiCN等,各元素的主要作用阐述如下,由于Nb元素在310S钢中的作用是本文主要研究对象,因此单独对其阐述。

    1Cr元素

    Cr元素是2520不锈钢管的主要合金元素,为了提高2520不锈钢管在高温应用下的抗氧化性,其Cr含量一般控制在25%左右。Cr是铁素体形成元素,过多的Cr元素会导致铸造、焊接过程中生成δ-铁素体,无法得到全奥氏体组织。同时,Cr会促进M23C6Cr2NZ相的析出,M23C6Cr2N会在晶界形成膜状结构,不但降低合金的韧脆性,而且会导致晶界贫Cr,从而增大不锈钢的晶间腐蚀的敏感性[22]

    2Ni元素

    Ni元素是奥氏体稳定化元素,为了得到全奥氏体组织,一般加入20%左右的Ni元素。Ni还可以提高不锈钢表面膜的稳定性,进而提高不锈钢的抗腐蚀性能。有研究表明,在20-25Cr钢中加入20wt.%Ni最为合适。

    3Mn元素

    Mn元素也是奥氏体稳定化元素,Ni元素价格较高,为了降低生产成本,现在很多钢种通过加入Mn来代替Ni元素。此外,Mn可以提高N在奥氏体中的固溶度。

    4C元素

    C是间隙型原子,其固溶强化效果仅次于N元素,并且适量的C能与NbV等元素形成MC型碳化物,这些碳化物弥散分布在基体上,对晶粒起钉扎作用,能够抑制晶粒长大[24],但是加入过量的C会导致大尺寸的MC从液相中析出(一次MC相),这些一次MC一般在晶界处析出,降低了合金的韧塑性;同时大量C元素的加入会促进M23C6的大量析出,导致材料抗腐蚀性能和韧性下降。

    5N元素

    N元素是奥氏体化元素,其间隙固溶强化作用最强。2520不锈钢管在长时间时效后有sigma相生成,Rolf Sandstr?m 等人通过对不同N含量的2520不锈钢管的金相的观察及热力学计算发现N能够抑制sigma相的生成。N能够促进Z相的生成,在长时间时效下,例如HR3C750℃时效500h后会析出Z相。在9-12Cr%钢中,Z相会降低材料的高温(700℃)韧性,目前Z相对奥氏体不锈钢作用还不明确。高N不锈钢在焊接中会产生氮化物,降低焊接性能。

    6V元素

    2520不锈钢管中不含V元素,但微合金钢中常常使用V作为微合金化主要元素,与其它微合金相比,V元素在800℃以上时有较高的固溶度[29],因此含V的析出相主要在800℃以下起强化作用。VN在奥氏体和铁素体中固溶都比VC低很多,热力学计算和实验都表明VN先于VC析出。V(C,N)析出物一般会在700℃左右的温度区间析出。细小弥散的V(C,N)会钉扎在晶界和晶内,提高材料强度。此外,V会固定N元素,改善焊接性能。

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