当前位置:首页 >> 冶金/矿山/地质 >>

可持续发展的高氮奥氏体不锈钢


维普资讯 http://www.cqvip.com

一 l £3   1.

可持续发展固 高氮奥氏体不锈钢 
瑞 士材料 学会 M ru 0 See a s .pd  k  il
董瀚  钢铁研 究总院
摘  要 :氮能够替代奥氏体不锈钢 中的镍 ,这样得到的产 品 :通过节省资源 ,环境友好 ;由于氮的成本低更加经  济 ;强度非常高,极大值达3 0 MP ;比相同强度的其他钢韧性高;在耐局部腐蚀方面 ,1 氮等于2 %铬  60 a % 0 含量 ;更加耐应力腐蚀破裂 ;生物适应性方面不会产生镍过 敏。综合这些优点将使高氮奥氏体不锈钢成为  未来可持续发展的首选材料 ,产 品使用寿命更长 ,用较少的材料做更多的产品。这种钢的缺点是可焊接性  受限制 ;需要特殊的生产工艺。高氮奥氏体不锈钢 已经作为专用产品在使用 ,可工业规模生产不 同形式的  产品。广泛应用要求掌握大规模生产的工艺技 术。从可持续发展的观点出发概括有潜力产品应该要求钢具  有资源节约、低成本、高强度、高韧性和高耐腐蚀性 的特点。为了实现可持续发展的 目的 ,可以利用现有 
生 产设 备 生产 高氮 钢 。  

关键 词 :高氮钢

奥氏体不锈钢

强度和韧性

比强度

可持续发展 

B (

【 : l . | 一Ⅲ 善   芷

1 将氮加入固溶体   
氮在 铁基 固溶 体 中一个 最显 著和 最有效 的 作  用是稳 定面心 立方 晶格 ,如 在 图l 看 到 的 含 铬  所 2 %的钢 。这 种作 用在 高 氮奥 氏体钢 中充分 地得  3 到利 用 ,但是 为 了在 室温 下保 持奥 氏体 相 ,进行  淬 火 始终 是有 必要 的 。 因此 ,在钢 的冶 炼过 程 中  加 入 足够 的氮 以及 在热 处 理过程 中将氮 保持 在 固 

2 强 度和塑性  固溶氮 至少 在 四个方面 对 强化机 理起 积极 作 
用 :固溶 硬 化 、 晶粒 细化 硬化 、加 工硬 化和 应 变 

哪  

时效『 】 。因此 ,对高氮奥 氏体钢 强度的任何讨  l   论 必须 考虑 晶粒 尺寸 对理 论值 或 实际值 的影 响 。   图2说 明晶粒尺 寸影响的一个实例 。注意 屈服强度  可以从低 于6 0 a 变到超 过 l0 MP 。 图3   0 MP 改  0 a 2 中 包括 的3 个等式是修 正的Hal P th l ec 公式 ,用于计  —

溶体内需要生产厂有专 门技术 。这种专门技术 目  
前在 中国正 在通过试 制产生 。  

算屈服强度R 、抗拉强度R 和最大伸长率A 。       
图4中的数据表 明冶金学家的设想 已成为现实 :固   溶氮 同时提高 强度和塑性 。  
品粒尺寸 /¨ m  ga  i .. m  risz d n e   】
l O 1   加 OO 曲 t a  / 4   ,   ,   1   d7   

\  

型 

赠 

\  

∞ 静 
垂 

nto e  o t n,[ i h - e c n] i g nc ne t weg t p re t r  
氮含 量 /   %

图l 固溶氮提高含铬2 %   3 铁基合金面心立方相稳定  性。不用氮这样的合金不会成为奥氏体 ,而是  非常稳定的铁素体 
F g r    to e  ns l  o ui ng v srs of cp s  i ue lNi g ni oi s l t  i e  iet c  hae r d o

,0  

∞  

3O  

柏  

(ri la- mm‘ gansz)  ̄.[  

( 品粒尺 寸)  

/ m  m

s b ly f rr nb s   l y   t  3weg t ec n h o u . t i t o   o   a ea o swi 2   i h. r e t r mi m   a i i l h p c W i o t i o e ,s c   ly   u dn v rb  v np tnily h t u  t g n u h a o swo l  e e  ee e  o e t l  nr l a a se ii, u e ysa l e r i . u tntc b tv r tbef ri c  t

图2 晶粒 尺寸 对 强度和 韧性 的影 响   
Fi ur  2 g e  Efe t f f c o  gr i  s z  on t e t an ie  s r ng h a   nd d tlt   uc iiy.


1一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

HI GH  TRoGEN  NI AUS TENI C  TAI TI S NLESS STEELS     FoR  US S TAI NABLE  DEVELoPM ENT 
Ha   n   n  M a k s O .S ed l ,   n Do g a dl ru  p iel2

1 e ta r n a d Se lRee rh Isi t ,B i n   0 8 ,C ia  C nr lIo   n   te   sa c  n t ue ej g  0  t i 1 0 1 hn  
2 S is Ac d m y o   ae i l S in e, Bim e s o , S iz ra     w s  a e   f M t ra  ce c r ntf w t e lnd

A bs r c   t a t

Nir ge   a   e lc   ike  n a se tc sa n e sse l, t s r t o n c n r p a e n c li   u tn i  t i ls  tes hu    ̄N t g i   o cs w h c a e m o e l n i  n pr du t  ih  r : r  e io nv r nm e al be g  t o gh o s r i  r s ur e   m o e e o m i d e o h  l w   o t f nt ly  ni n hr u  c n e v ng e o c sl   r   c no c u  t  t e o c s o  

nto e ir g n;mu h sr n e  n  h   xte     o 6 0 c   to g r i t e e r me up t 3 0 MPa;mu h  r   uci   ha o h r se l  ft   c mo e d t e t n  t e   t s o   h l e

s me s r n t a   te g h;mo e c r o in rssa t f r o e weg t p r e t n to e   q as t n y p re t o   r   o r so   e it n   o   n   i h   e c n   i g n e u l we t   c n   f r   e
c o i hr m um i  t r s f l c lz d o r so  r ss a c n e m  o   o a ie  c r o i n e it n e; m o e te s o r s o   r c n r ss a t  r  sr s c r o i n c a ki g  e it n ; bi c o ompa i e no  c sn  nike al r tbl  t au i g c l le gy. The e d n a s, t ke  t ge he s  a va t ge a n o t r, w il a   gh l  m ke hi   n t o e   u t n tc sa n es se lPrm e c nd d t  t ra  o   h   u u e s sane   e eo m e t a d ir g n a se i  t i s  t   i   a i a e ma e i lf r t e f t r   u ti d d v lp n   n   l l

f r p o ucs o   r d t wh c ls  o ge   nd c n o i h a tl n r a   a  d  mo e wih ls .The d s d n a e   ft e se l i cu e r  t e   i va t g s o   h   t   l d   a n lmie   l bi t i t weda l y;a d t   p cfc ma u a t rn   r c s .Hih  ir g n a se ii  t i es se l d i n   he s e ii  n f c u i g p o e s g n to e   u tn tc sanls   t   a r a   xit  s c   o ucs n  ha  b e  ma e n n n s ra   c l i   ro s pr d t le dy e ss a  nihe pr d t a d s en d  o  a  i du ti l s ae n va i u   o uc  f r .A  d   p i to  s e e td wih t e ma t rn   ft   r c s i g tc noo i s f r lr e — o ms wi e a pl i n i  xp c e   t   h   se i g o  he p o es   e h l ge   o  a g — a c n  

s ae p o u t n.P tn il p o u t  r   u l e   r m h   o to   iw  fa s san   e eo me t c l  r d ci o O e t   r d c a e o t n d fo t e p i   f v e o     u t i e d v l p n   a s i n d
w he e c ns r i g  f e o r e , l w  c s , hi h sr n h , hi  t u r   o e v n o  r s u c s o ot g te gt gh o ghne   n hi  c r o i n s a d  gh o r so   r ss a c  of t e s r  r qu r d. Fo  t  s a t  o  t s u t i b e e it n e  s e l a e e ie r he t r up f hi s s a na l de l pme , e s i   ve o nt xitng p o u to   q i r d c i n e u pme t a   e u e   n  c n b   s d.

Ke w o d   Hih nto e   t l a se ic sane   te,srn t   n   u t i y rs g   i g n se , u tnt  t ils se l te g h a d d cit srn h o d n i   ai . r i l y, te g —t — e st rto  t y
s s ana e de l pme t u t i bl  veo n 

l I r uc n  nir ge  i o o i  s l i n   nt od i g t o n nt  s ld o uto   0n  o  t  m o t e f he s pr n u c d nd o o n e  a  m o t u e u e f c s f nir g n i  i o   o i  s l to s s h   s   s f l fe t o   t o e   n r n s ld o u i n  i t e sa i z to   ft e f c   e t rd c b c c y t lltie a  e n i   g r     o   t l  t   3 w eg t p r n   tbl a in o  h   a e c n e e   u i  r s  a t , s se  n Fiu e l f r se s wih 2   i h   e c t i a c e

c r mi m .T  ho u

efc  s f l   d   s  f i   u t n tc h g   ir g n se l .b t q e h n  s a wa s fe t i  ul ma e u e o   n a se ii  y i h n to e   tes u   u nc g i  l y   i

n e a   o r t i   h   u tn tc p a e a  mb e t t m p r t r Th r f r , t   n r d ci n o   n u h c e s r t   ea n t e a se ii  h s   t a in   e e a u e. y e eo e he i to u to   fe o g   n to e   n o t e se ld rng pr c s i g a d is r t n i n i   oi   o u i n d rn   e t te t e t r q ie ir g n i t  h   te  u i   o e sn   n  t  ee t   n s l s l to   u i g h a   r a m n   e u r  o d s e i c k o —ho f r t   tem a r Thi k o —h w  s p e e ty b i g e tbl h  n Chna b   i t p c i  n w f w  o   he se l ke . sn w   o i  r sn l   en   s a i e i   i   y pl   sd o
p o u to   r d c in.

2 S r ng h nd   t e t  a  Duc ii y tlt   Nir g ; i   oi   ou i n a f cs a   e s  o   te g he i g m e ha im s po i v l t o e n s ld s l to   fe t  t la t f ur s r n t n n   c n s   st ey: s l   o u i n i o i s l to   d

h r e ig r i  eie n  ad nn ,wo k h r e ig a d sri  Nn 1 1 h s n   i u s n o  h   ad nn ,g an rf me th r e ig n r   ad nn   n  tan a g[5   .T u ,a y ds si   n t e c o
s rn t   f h g   ir g n a se ii  te  e d   o c n i e   h   fe t o   an sz  s t     f a a e c te g h o   i h n to e   u tn tc se l n s t   o sd r t e ef   f gr i   ie i  o b o   c d m   c e i v l e o   fp a tc l v l e An e a l  ft   fe t o   r i   ie i  ho n i   i u e 2 No e t t t e au   r o   r cia  au .   x mp e o   he e c  f g a n sz   s s w  n F g r   t  ha  h  


y ed s rn t   a   a y f o  e s t n 6 0 t  o e t n1 0 M P il   t e g h c n v r   r m ls  ha   0   o m r  ha   0   2 a

.  

Th   h e  u to s c n ane  n F g r     r   h   o ii   al e t r e a i n   o t i d i   i u e 3 a e t e m d fe H l q d —Pec   u to s f r yil   t e g h th e a i n   o   ed s rn t q

,  

Rpl l mae tn i  te g h,Rm ,a d eo g t n t  r cu e 0 'ut t e s e srn 2 i l t n   ln ai   o fa t r ,A. T e d t n F g r   nU ae t a  o h   aa i  iu e 4 i cc t h t a mea u gs   ra h s c me tu :nto e  n sl   ou in ice sst e srn h a d t e d cit     tl r i s d e m  a  o   r e i g n i  oi slt  n ra  h  te g   n  h   u tiy l t r d o e t l
a  h   a  i t t e s me tme.  

C l  r  so eo h   s f t ewa st  ces h  te g h o  i h nto e   utnt   t l, od wo k i n   ft emote e i   y  o i ra t esrn   fhg   i g n a se i cse s   c v n e t r i  
a   n ia e   n i ur   s i d c t d i  F g e 5: hi he   ir g n c ntn s i   oi   o u i n r s l  n i e   o k a d n n   g r n t o e   o e t  n s ld s l to   e u t i h gh r w r  h r e i g

c ef in s ofi e t.Wi     uf in  e r   fc l  r c t a sfi e td g e o  od wok,t i c n la  o e te l  g   te g h v l e .S   h c hs a  e d t  x rmey h h srn   au s o   i t
f r w e h v   b a n d 3 0 M Pa, Fi u e 6, a   he e i  o t o eia   e s n w h   h s c u d n t b   a,   a e o ti e   6 0 g r  nd t r  s n   he r tc l r a o   v t  o l  o  i e
p s e   yo d 4 0 M Pa i   h   e r f t r . uh d b e n  0 0   n t e n a   u u e 


2 一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

∞ \    

暇迥螺冥 : ,    

暇墨唾 
至   骥   一 _  覃骥誉唾 _ 』 &  
冒 墨 5 上6  l 0 暑 0 3 Ⅲ= 口 再 芷^ c _ I ^   正^ c l lc _ 再 I c 舀 暑口 暑 p l l  ! , p 

强度 与断 裂韧性 的 结合 ,这 才是 目标 ,因为这 是  设 计者 所需 要 的 。例如 ,考 虑现 代轿 车用 钢 ,这  些 钢 为轻量 化 目的 要求 强度 ,为可 持续 经济 目的 
要 求提 高燃 料效 率 。还 有两 个原 因要 求韧性 :一 

是 在碰 撞 过 程 中能 量 吸 收 ,这 样 保 证 碰 撞 安 全  性 ;二是 在部件 的制造过 程 中有 良好的成 型性 , 例 

如通过内部高压成型。从图7可相当明显地看出,  
当在相 等 的塑性 或 相等 的 强度 下 比较 时 ,高氮 奥  氏体钢 大大 优于 轿 车制造 目前用 的铁 素体 钢 ( 屈 
一 。 I d 嚣  —  口 u   】  兰 芒 ocl 舌  柠甓 品 o   \《料 廿    一

服 强度小于 10   a   0 0 MP )。

图3 图解说 明同 品粒 尺 寸有关 的 力学性 能   
F g r     c e tc d fn n   he me ha c   r p— i u e 3 S h ma i  e i g t   c n alp o — i i   e te   ea i g o he g an sz   ris r l tn  t t   r i   ie

百    o仁. 苫一 d 暑

d  .

o c   wo | o   f ● n   d .t n o c p 附 t Ici   | 嗍 0

¨ c-州   t o

冷加工程度 ( 面压缩 率) 断  

图5 固溶氮强烈提高加工硬化   
Fi e  Nir ge  i  s ld o u i n s r n y e   gur  5 to n n o i  s l to   t o gl   n
h n e   o k  r e n   a c s w r ha d ni g

图4 固溶氮同时提高强度和韧性   
Fgu e 4 Nir g n i s l  o u i n e a e   te g h i r     to e  n  oi s l to   nh ncs sr n t   d
a d u tlt   t he s m e tme n  d c iiy a  t   a   i  

冷加 工是 提高 氮奥 氏体钢 强度最 有效 的方法 

之一 ,如图5所示 :固溶体中氮含量较高导致更高 
的加 工硬 化率 。在足够 的 冷加 工程 度时 ,这 种加  工 硬 化 率 可 以导 致 非 常 高 的 强 度 值 。 到 目前 为 
止 ,我们 已经得 ̄ 3 0 MP 的强度 ( ) ,从理  I6 0 a ] 图6 论上说在不久 的将 来可能超过4 0 MP 。 0 0 a 
出现 年度  yao t dcin erfnr ut     io o

图6 可获得最大强度级的奥氏体不锈钢   
Fi ur  6 g e  Ause tc se l  ih  xt e e sr n h  tnii  t es w t e r m   te gt lv l  v   e n e lz d e es ha e b e  r aie  


强 度不 仅仅是 开 发结构 材料 的 目标 。而 应 如  图7所 示是 强度和韧性的结合 ,或者 如 图8所示是 

3一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

S r n t   ln   s n t t e g a  o   he d v lp e t o   t u t r l m a e il . Ra h r t e c m b n t n te g h ao e i  o   h   o l f r t   e eo m n   f sr c u a  tras t e . h   o iai   o o  t e g h a d d c it fsr n t   n   u tl y, a   ho n i   i u e 7, o   h   o b n to   fsr n t   nd f a t r   o g es  i s s w  n F g r   r t e c m i a in o  t e g h a   r cu e t u hn s , a   h w  n F g e 8,m u t b   h   o l s t i s w h tt e d sg e  e d . Co sd r o   xa l ,se l  ss o n i   iur  s  e t e g a ,a   h s i  a  h   e i n r n e s n i e ,f r e mp e tes

f r mo e c r :t e   e u r  te g h i   r e  o b  i h weg   n   h s f e  fiintf r a s san b e 0   d m  a s h y r q ie sr n t  n o d r t   l t i hta d t u   u le ce   o     u t i a l  e g
e o m y. Th y r q ie as   u tlt   o   w o r a o s f r e e g   b o p i n d rn     r s c no e   e u r   lo d ci y f r t   e s n : o   n r y a s r to   u i g a c a h, a d t s i n   hu  
c ah sft r s   a ey. a d f r g o   o ma i t   u i g p o u to   f c m p n n s f r e m pe b   n e a  g   n   o   o d f r bl y d rn   r d ci n o  o i o e t , o   xa i  y i t m l h h i

p es r  o m i g. I s q ie ce r f o   g e 7 t t h g n t o e   u tn tc se l  r   y f r s p ro   rs u e f r n t i  ut   la   r m Fiur    ha  i h  ir g n a se i  t s a e b   a   u e r i i

t  h  ert   tespee ty u d frc rma ig ( t    il  te gh ls h n   0 a ot e frii sel  rsn l  s  o  a  kn wi a yed srn t est a  10 MP )wh n c e h 0 e 
c mp rd a  q a  u t i   rwh n c mp rd a  q a  te g h. o a e   te u ld cit o   e   o ae   t e u lsrn l y t  
A co r i p ci n o   h   te g h a d f a t r   o g e s d t i   i u e 8 a   ho l s  ns to   f t e sr n t   n   r c u e t u hn s  a a n F g r    h s s w   ha h g   e e n t ti h

i rg n a se i se s o  ny e h i h   h s  o iai   fsrn   n  r cu e t u h s  f nto e   u tnt   t l n t o l  x btt eh g etc mbn t n o tel h a d fat r o g es o  i c   i   i o t g n
alse l,b t o  l ma e as i  h   o l l t s u   fal     tr l  t e w rd ̄t e  s n   a e ilw h c   h w s a h g e   r d c  f sr n t   i n h r i  o m tra  i h s o     i h r p o u to   e g h e t
a d fa t r  o g n s  ha   g   to e   u t n t   t i e   t l . n   r c u e t u h e t n h h n r g n a se i sa n s se s  i i i c l

Fo   a y p l a i n   a e i l  r   e d d w h c   v    h g   te g h t   e st   ai Th s i  r m n  a p i to s m t ras a e n c e  ih ha e a i h s r n t   o d n iy r to. i   s

c iia  o   h  i t weg   tu t r   f a f t r   u t i a l  e eo me t xa l   r  o  n y c r , rtc l f r t e l gh   i ht sr cu e o    u u e s sa n b e d v lp n .E mp e a e n t o   s   s s l a
bu   v r h g t t mo e , i cu i g tan ,s p , ar ln , r c e s a d as   o ai g c mp n ns. W e t e eyt i  ha  n v s n ld n   r i s h s i ip a e s o k t , n   lo r ttn   o o e t  

t r f r   ho  n F g r     h   u tl y o   r sn l   s d c r s e t se l  s a f n to   ft e r sr n t   he eo e s w i   i u e 9 t e d ci t   f p e ty u e   a   h   t s a     u c in o   h i  te g h i e t   e st   a i Co a e   ih t e c r s e t  r   h i  le a i e m ae i  a e o  , M g, Ti a d o d n iy r to. mp rd w t   h   a   h s a e t er at m tv   tdas m d   f Al , n 
i h  r g n a se i  t es t i  la   ha   g   ir g n a se i  t s a e s p i r n t o h g n t o e   u t n tc se l . I s ce r t t hi h n t o e   u t n tc se l  r   u ro   o   n y t   i i i e l  o

p e nl   sd c rsel,b t as  o Al rs t u e   a  t s u   l t  ,Mg,a d e e   i e y o n  v n T !  
U n e   ra i l te s s a d i pa t l a i g, s c   s d r t i x a sr se   n   m c  o d n u h a  Ch r y  a p V-no c  ts s v r   g  n t o n t h e t , e y hi h ir ge   o t n ng a se i  t s c n f i i     r te ma n r s s o c n i i   u t ntc se l  a   a  n a b tl  n e , a   h w     g r  0 Th  a u e m e h n s i  a i l i n i Fi e 1 . n u e f i r   c a m s l i

gieb n   p rt n a n {l } l e ftef   rs l at e   p t a  p rl i t h  sfl l   a d s aai   l g ll pa s o h c c t   t c .T d e o o n c ya l i us n u p   m t oteu u   e i   e  
i r g n a d to s i   n to e   d ii n  n h g   t o e   u tn tc se l. i h n r g n a se i  t s  i i 3   Cor o i n e i t n e   r s o  r ss a c   。  

Nir g n i   oi   o u i n i c e ss t e r ssa c   f a se tc s i es se l  o g n r l c r o i n, t o e   n s l s l to   n r a   h   e it n e o   u n i  t nls   t s t  e e a  o r so   d e t i a p ti g c r o i n a d c e ie c r o i n. Th   e it n e t p ti g a d c e ie c r o i n d p n s o   h   i n   o r so   n   r v c   o r so t e r ssa c   o itn   n   rv c   o r so   e e d  n te
a o   o p sto   c o d n   o t   ol wi g c r ea i n e u to   l y c m o iin a c r i g t  he f l o n   o r lto   q ai n: M A RC = Cr + 3. M o + 2 C + 2 N 一 0 5 n 一 0. 5   3 0 0 .M 2 Ni

whee M AR C s n sf r me s r  f aly n  o   eit n e t  o r so   n  he ee ns s m b l t n   r    t d  o   a u e o   l i g f r r s c  o c ro i n a d t   lme t  y o s s d a o s a a f r t   l y n  c n e t o   a h l m e t i   egh   r e t The M AR  c r ea i n ha   e n f u d o   he a l i g o t n   f e c  ee n   n w i t p c n . o e   C o r l to   s b e   o n   a p i b e t   t c mm e ca  n   x rm e t la se tc s i ls   t l. a   e n i   i r   1 a d F g r   pl a c l o b h  o o ri la d e p i n   u tn i  t n e s se s s se   F g e l  n   i u e e a i a n u

1 .I i tu    e v la l to n a o   ein【2 2 t s h sav  au be oli  l y d g l】  hst  h r sn  u d metljsict n      s '.Att  i teei o f a n  ut a i   i me   n a i f o
o   x lnai n f r M ARC v i b e. Th   n   o t r m a k b e f c   r  s ho e e , t t wih n t e r e p a to   o    a al l a e o e m s  e r a l  a t he e i , w v r ha  t i   h   i l t  f t e a se t   t i es se l  n e tg t d s   a , o   eg   r n   t o e   o fr   s m u h mis o   h   u t n i san s   t s i v i a e   o f r ne w i ht p c t n r g n c n e a   c   i c l s e e i s c r o i n r it n e a   0 weg   r e t c o i m 【 8  o r so   e sa c   s 2   i ht p c n   hr m u s e 61 _. S r s   o r so   r c i g i   o   o c n r t   h o ie s l t n  s o e o   he welk w   a k es s tes c r o i n c a k n  n h t c n e ta e c l rd   o u i s i  n   f t   l no d o   n we n se   o   h   u tn tc s i es se l . Thu , i  a     e n i   i r   3 t a   o h Ty   0   n   p   1   f t e a se i  t n s  t s i a l s t m y b se   n F g e 1   h t b t   p 3 4 a d Ty e u e e 36 a se ii  t i e s s e l  xh b t e d l   t e   o r so   r c i g i   2 Na   ou i n   t  5 . I   u t n tc sa n s   t s e i i r a i s r s c ro i n c a k n   n 2 % l y   s l to s a  1 ℃ C1 0 n c n r s , o r hi h n to e   u tn tC s i e s se l  e it s c   r c n   v n w h n c l   o k   p t  o ta t u   g   r g n a se i  t n s  t s r ss  u h c a M g e e   i i a l e   od w r e u   o d

容 srn h lv lo  4 0 M P . te g  e e  f 1 0   a  t
4 App i a i n     lc t o s Hi h n to e   tils  t l  v   e n m a e i   d sra  u n t  o   a y y r ,b to y a   c e a   r g n san es se sha e b e   d  n i u t lq a t i f rm n   e s i n i i e s a u  n   sn h   l i p o u t  . . f r v r   p cfc a p c t n   fh g   d e   au . Th r f r , t   r d c in m eh d   o l   r d c ie o   e s e i   p l i s o  s y i i a o i had d v le e eo e he p o u to   t o s c u d b   x n i e a d o e   cu e   rs u e m e l r , s c   s p e s rz d ee to l g rm et g.Be a s   f e e p sv   n   f n i l d e t n d p es r  t l g a uy u h a  rsu ie   l r sa   e li c n c u o  e



4 一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

\瓣  章 
cOO.   . O厶一 mJ   . .3 O毋. -O cO;毋西cO—   O
6  5 

∞ \ I   。   )
4  3 

一  曩 I  :一 o ) 西 m c _   ,1.竹 c

∞  

∞  

∞  

∞  

对 图8中强度 和 断 裂韧 性 数据 更 仔 细的 观 察  说 明高 氮奥 氏体 钢 同所有 钢 相 比不仅 呈现 出强 度  和 断裂 韧性 的最 好结 合 ,而且 在所 有材 料 中没 有 


C   O   ‘ ,  

种 材料 强 度和 断裂 韧性 的结 合 比高氮 奥 氏体 不 

t I   △ 

锈钢更 好 。  

u / 0 \讲 晕 
^   《 3l 。毋 | O  CO ;毋口CO - l   O 

t s  r g /e i 【P g呐   - lL足  哩  e ise t dnt M a/ \】 ( nl tn h sy e , /c ^1 一L  

比强度 / a-g- m )。 卜 a三∞a E _ o c MP ( c一.     J J m c 量坼 B 上日 _a 。 L  

枷 加   辜 三   图9 在韧性相等时,高氮奥氏体钢在强度/ ∞   比重方面不 
仅比轿车薄钢板 , 而且比铝、镁和钛基合金都优越 
y l srnt R 0 , P】 id t gh, p 2 M a e  e [  


抛 ∞  

F g r    At e u ldu t iy ,hi h n to e   u t —  iu e 9   q a   ci t l g i r g n a se

屈服 强度 R 1 MP      n2 / a

ntc se l  r  u e i r i sr n t   o d n iy  o   n y i   t s a e s p ro  n  te g h t  e st n t o l   i
t   a   h t se l, b tas   o A1 ,M g一,a d Ti ba   o c r s e   t s u   lo t   - n   — e s

图7 用于轿车和装甲车的铁素体钢同奥氏体钢的比较 
F g e 7 F rii  tes a   s d f r c r  n   r o , i ur    e rtc se l, su e  o   a s a d a m r  c m p r d w ih u t n tc t l  o a e   t  a se ii se s

aly   lo s.

1 0  0 0

2 0   0 0

3 0 00  

O2 . 

D4 - 

06 , 

0,  8

10 , 

12 . 

14 . 

16 . 

y l srn t , p MP ] i d t g h R ,[ a e   e   屈服 强度 R l / a r 2 MP   o  

weg t e c n,N I3 】ns l  ouin ih- re tf+ /C i oi s l o   p   d t 固溶体中 ( + / C % N I3 )/   图l  脆韧 转变 温度是 氮 的 函数 。氮含量 极高 使    0 奥 氏体 脆化 
Fi r   0 DBTT  s a f n to   f n to e Exte e'   u g e1  a     u c in o   r g n. i rm - n t o n c nt n s r nd r a se t   itl . ir ge   o e t  e e   u t n e br te  i s


图8 目前所有可使用的钢中,高氮奥氏体钢显示出   
强 度和 断裂韧 性 最佳结 合 
Fi r  8 Of al t e se l  e e ty  v ia e, i   gu e     l  h   t s pr s n l a al bl h gh n t o n a se tc t l  xh bi  he h gh s  o ir ge   u t n i se s e i tt   i i e t c mbi —  na —
to o   t e gt  a   r c u e t u ne s in  f s r n h nd fa t r   o gh s  

5一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

t   i h q aiy o   he p o u t  O o t i d, t i  r d ci n m e h d w i   o tn e a d e a d i   h   he h g   u l   f t   r d c s S   b ane t h s p o u to   t o   l c n i u   n   xp n  n t e l
f t r . H o e e , q ie rc n l   e ha e d v l p d me h d   o m a e h g   ir g n se l  ih e si g uue w vr u t  e e ty w   v   e eo e   t o s t  k   i h n to e   tes w t   xitn  

e u p n   o   a g   c l  r d c i n s c   s N0D  n   o tn o s c si g a d r i go   a tn q i me t f r lr e s a e p o u to   u h a   a d c n i u u   a tn   n /o  n t c si g. W h l  ie
i mpr v m e s a e sild sr be, i  s no   la   h t h g nir g n sa n es se l  r   e d   o   a   o e nt  r   tl e ia l   t i  w c e r t a   i h  to e   t i ls   t s a e r a y f r m s p o u to   s w ela   o   m a   ae h g q aiy p o u to   r d ci n a   l  s f r s l s l  c i h  u l   r d c in. t Th   o ete   u l e   b v , a   l a  u h r a v n a e u   r p ri   i c   p c   o s n tp r i e pr p ris o t n d a o e i s we   s f r e   d a t g o s p o t e wh h s a e d e   o   m t t e s e  

t  ul e h r o 0 ti   e e.w i   a e h g   to e   t i ls  t l  to g c n i a e ma e il  o   p l a i n    he n l m k  l i h n r g n san e s se s sr n   a d d t  t ras f r a p c to s i t   i i n

ta sott n id s y( r,ri od ,s p ) n h  ulig id s y(x t n ,rb r frtegn rl rn p r i   ut c s a ra s h s,i teb i n   ut f ai s e as o h   eea ao n r a l i d n r i o    
slain o u  ordn  ifatutr uh a  r g  n  u n l n h  eop c n uty n ca   av t   fo rc roig nrsrcuesc  sbi e a d tn es o ds )i tears e id sr ,i oen a
e g n rn n i e i g, i   h   p rs g o s i d sr n t e s o   o d   n u ty, a   v n i   h   u la   o e  nd s r   n   h   lt r   t nd e e  n t e n ce r p w r i u ty a d t e mii y. a Be a s   f t e r h g   t e t c u e o   h i  i h sr ng h, d c i t   nd c r o in r ssa c   g   to e   t l  a     o e u tl y a   o r so   eit n e h h n r g n se s c n do m r   i i i w ih ls  ae ila   r d c s m a e o   h m  l  v   e ty e e d   s f l s r ie d r to t  e s m tra  nd p o u t  d   f t e wi ha e gra l   xtn e u u  v c   u ai n.Th s  l d e e ee a e t e ha m a k   f se l  o   U t i a l  e eo m e t  r h   l r s o   t s f r S san b e d v lp n.

对许 多用途 ,要 求材料 的 比强度 高 。这对 未 

比)和 含2% 的耐腐蚀性相 同  I o ‘a . |   c loJ 0铬 。 一。 _皇三B E - osJ   dL [ 3 热 浓缩 的 氯化物 溶液 中的应 力腐 蚀破 裂是奥 
氏体不锈钢一个众所周知 的弱点 。因此可以在图 I     3

来可 持续 发展 的轻 型 结构 是关 键性 的 。实例 中不  仅 轿 车 而 且 每 一 种 运 动 的 装 置 ,包 括 火 车 、轮  船 、飞机 、火箭还 有旋转部件 。因此我们 在 图9表  明 目前 用 于 轿 车 的薄 钢 板 的 塑 性 是 比 强 度 的 函   数 。用轿 车薄 钢板 以及 它们 的 用铝 、镁 、钛 生产  的替代材料和高氮奥 氏体 不锈钢相 比 , 显然 高氮奥 
氏体 不锈 钢不 仅优 干 目前 所用 的轿 车钢 ,而 且还  优干铝 、镁甚 至钛 !  

中看 ̄34n 1型奥氏体不锈钢在 15 10,36 0 ̄ 2 N C  C,2% a 1 溶 液 中容 易产生应 力腐蚀 破 裂 。与此相 反 ,我们 
的高氮奥 氏体 不锈钢甚至 当冷加 工高达 l O M P     O 4 a 的 强度水平也能抵 抗这样的断 裂 。  

在 三 向应 力和 冲 击负 载例 如 夏 比V型缺 口试  验 下 ,含 氮非 常高 的奥 氏体 不 锈钢 会以 脆化 方式  破 坏 ,如 图10所示 。破坏 机理是沿着面心立方 晶    格 的 { 1 }面滑移带分 离。这是在高氮奥 氏体不  l   l 锈钢 中添加有 用的氮元素 的上 限。   3 耐腐 蚀性  固溶 氮提高 奥 氏体不 锈钢 耐一 般腐 蚀 、点腐  蚀 和缝 隙 腐蚀能 力。耐 点腐 蚀和 耐缝 隙 腐蚀可 参  照下列相应等 式的合金成 分 :  
M AR C = Cr +3. M O+20C+20 一 0. M n 3 N 5  


\  

己  

足 
E  茸

甚  嫠  《 

0. 5   2 Ni

这 里MARC代表对耐腐蚀 合金 指数 ,元素符  号代表每种元素合金含量的重量百分比。MARC 关  系可应用于商业和试验奥 氏体不锈钢 , 如图l 和l   l   2 所示。因此它是合金设计 中非常有价值的工具  I 。  
当时可利 用的M    A R C没有根本 的合 理性 或解释 。  
0   1  0 2  0 3  o 4  o ∞  6  o 7  0 8  o

MARC =Cr 3 3Mo 2 C+ 0 0 5 + . + 0 2 N- . Mn 0.5   - 2 Nj

图l 临界点腐蚀温度,因此耐点腐蚀依靠MARC 1    关 
系确定 合金成 分 
F g e l Th   rtc lp ti   o r so tm p r t e  iur   1 e c i a  i ng c r o in e e aur . i t a d t s t   e it n e t   ti   oro i n, d p n s o   n   hu   he rssa c  o pit ng c r so eed n

然而 这里 最值得 注 意的 一个事 实 是 ,到 目前为 止 
研究 只限制在奥 氏体 不锈钢 内 ,1 氮 ( % 重量百分 


t   lo   mp sto a c r ig o t e MARC  reai n he al y c o o iin  c o dn t     h o c rlto  

6 一 

维普资讯 http://www.cqvip.com

一 一. 0 a : 窭9   m c 一 p J Qo 一口 Q一Q l   uo £ 卜.J _ a c _ o ∞ l   Q, J 一 霉J o Q ∞   ∞   盼   ∞   ∞   怕   ∞   { 己 竹     O   竹  
ta o c n d rM ms r n c a ta   j s ̄ ro in  ̄ a k   oreo rc i ng
10‘  6

22 ̄J aClsol t o 4   u i n。10 C.at st d.DCB  5e r e

在 2%Na I 液 ,l5 2 C溶 O ℃.充 气 ,   DC B情 况 下的 穿晶应 力 腐蚀 断裂 
'O 7 ‘ 

104  


■ 34I 0 I O ̄ O; a ma ld  1 ' nr - e

n 8  2 P   R-   P [ a M 2 2  7
6'   e 5'   7 9 10  

O  1  o ul nI 36sll   o mM
● 3 6 。 Ⅵ wor e 1 o k d 

l   e d

20 5 
8 O  S

哆  
\  兰  


10 a - 

暑     1o   曼 z
\  

g  

\ 

簪 
1 e 0- 

瓣 
业 
' O  磐 

越 

鍪 

建  蟊  螫  群  蓬 
墨= {  
蝗 

蔓  最 
筐 
:  

1 1  旷 0

群  蓬  基  ' O  筵   .
一  

仟 十’   十争 f 竹  
m s e 箱 ,口- l l ‘   s R · 70   m 0M

0 

▲ -- u hnI c__- · ·· · I 3 r 7 ’ N-  ̄ = 4 0M t | - · ●.  %C , 5 ‘ R 2   I0  

△ ●   岫
1 '  旷 2

0 

1  0

2 O 

3o  

柏  

铂  

6 O 

s r s  n e st ,- ,[ a 1 t s i t n i ( MP     e y .
应 力强 度 K,MP 4   / a-  ̄

一、 一. 幛 - .c^oI .碍a c —oI a ∞ o l  西I   司  毋 _ - 口 -  om -   ∞ J∞ c _ - ^ a) I - I o
0   1  0 2  0 30   4   0 5  O ∞  7   0 8  0

图l 在1 5 3 0 ℃,含2 % r 3 C 的奥氏体不锈钢中应力腐  蚀断裂的增长速度要更加抗含氯化物应 力腐蚀  断裂,在这里34 1奥氏体不锈钢易破坏。 0  ̄36  
Fi r  l  Gr w t   ae   f sr s   o o i n c a k   gu e   3 o h r ts o   te s c r s o   r c s i  u tnii  t i e s se l  ih 2   e c ntc o im   n a se tc sanls   tes w t   3 p r e   hr m u

MARC =Cr 3.M O 2 C+ 0 05 n 02 Nl + 3 + O 2 N- .M - .5  

图l 2临界缝隙腐蚀温度,因此抗缝隙腐蚀依靠MA   RC
关 系确 定合金 成分 
F gu e 1   e c iia   rv c   o r so   e e a u e i r   2 Th   rt lc e ie c ro in tmp r t r   c a d t s t e rssa e t  rv c   r o in  e e s o  he n  hu  h   eitnc o ce i c e o so d p nd   n t   al y  mp sto   c o dng t   h   ARC c r ea o   l o c o o ii n a c r i   o t e M   o lt n i

a  mu h  r  r it nt s y,i e r c mo e e sa - a s mmu - t   h o de ne o c lr   i i ndu e  s r s c r so c a ki g   l 5 C c d t e s or o i n  r c n at   。  w he e 0 r  b t Typ   0  a   6 u tnii  t i e s se l  a l o h  e 3 4 nd 31  a se tc s anls   t s f i 
r a iy. e dl  

4 应 用 

钢制造 的产 品将会大大 延长有用 的使 用时 间。   这些是 可持续发展钢 的特点 。  

高氮 不锈钢 多年 已经 工业 化生 产 ,但是 只作 

为 专用 产 品 ,例如 高附加 值 的非 常特 殊用 途 。 因  
此 ,生 产成 本 可能 昂贵 ,常 常 用压 力冶 金 ,例 如 

参考文献 
1 )H .. S ed la d M . S ed l J C.p ie n   O.p ie,Maeil   tr s a 

像 加 压 电 渣 重 熔 。 因 为 这 样 可 获 得 高 质量 的 产 
而 ,近期我们 已经开发 出用现有设备进行大规模生  产的方法 ,例如NO D、连铸和/ 或模铸 。而改进仍 

I- ^ E呈   『司 .lJcJ J  BQ u — Jo 曲 J6 J. , | 日B  lI 巳 I I o J  og J Q∞ al 

品,这种生产方法在将来会继续使用和扩大。然 

a d Ma uatr g P oess 920 )5 n   n fcu n   rcs ,1(0 49 . i e   2 M. S e e,Zi c r t tl u d ,9( 0 ) ) 0.pi l e shf   aln e 42 3 d t Me k 0  
l 9. l  

然是所希望 的,显然 目前高氮不锈钢除 了小规模高 
质量生产外 ,还准备大批生产 。   这 里 由于 篇幅有 限 ,不允许 进一 步概 括有 利 

3 )M . S ed la d M . Z e g i  e b o   f O. p ie  n   L. h n  n t   o k o  h
HNS 2 0   gh Nir ge   t l .v f Ho hshu v r g   0 3 Hi   to n S e s d   c c l e l   a
ETH Zu c i r h, S iz ra w te lnd, 2 0 0 3, 6 —7   3 3.

4 )H. . .p ie a d M. S e e,ii ,i 1   J C S e l n   0.pi l bd 0 - d   d
l 2. l  

的性 能 。以 上概 括的性 能 将 使高氮 不锈 钢 成为 用  于 各行业 有 力 的选 择 材料 ,包 括用 于运 输业 ( 轿  车 、铁路 系统 、船 舶 ) ;建筑 业 ( 用于 桥梁 、隧 

5 )M . S ed l 0. p ie ,Ul a h g   te gh a se ii  t   i h srn t   u tn t r c
sa n e sse l ,S ils   te ,W o l   n e e e   0 , t i ls  t s t n e s S e l a rd Co fr nc 2 0l  Th  Ha u e g e,Th   t ra s e Nehe l nd ,No e v mbe   0 1  r2 0 .

道这 样 的 腐 蚀 基 础 的一 般 抢 修 用 固定 件 、钢 
筋 ) ;航 空航 天 工业 ;海 洋 工程 ;体 育运动 业甚  至在核发 电工业和军 事方面 。  

6 )M. S edl rce ig   fI A S 2 0 , O. p ie,P oedn s o  C S   04 
S n ha gha , 7 1 6   i 6 -7 7.

7 M. S e e e a. rn . da   s.Me. ) 0.p i l t 1,T a sIi n I t d   n n t,  
5 2 o )2 1  6(0 3 8 .

由于高氮不锈钢具有高强度、韧性和耐腐蚀 
性 ,因此 能够 用较 少的材 料 做更 多的 事 ,用高 氮 

8 M. S e e,C MP II, o.3( 0 ) 7 . ) 0.pi l A — SJ V 11 2 0 32 d 0  


7 一 


相关文章:
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响
奥氏体不锈钢中的 大量应用为此类钢的发展创造了条件。超级奥氏体不锈钢的...一般奥氏体不锈钢的铬量(17%-18%),其目的是为了使此种 高硅钢具有可接受的...
高氮无镍奥氏体不锈钢的研究状况与发展趋势
高氮无镍奥氏体不锈钢的研究状况与发展趋势_能源/化工_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 高氮无镍奥氏体不锈钢的研究状况与发展趋势_能源/...
超级奥氏体不锈钢的成分与机械性能
2 机械性能 奥氏体结构一般具有中等的强度和较高的可锻性。 在加入一定量氮之后, 除提高了防 腐能力外, 在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同时, 高氮超级...
超级奥氏体不锈钢的发展,性能与应用(上)
促进奥氏体不锈钢发展的一个重要推动力是用户对可 抵抗日益恶劣环境材料的需求。...在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同 时,高氮超级奥氏体不锈钢还具有很高的...
...18Cr-18Mn-0.63N高氮奥氏体不锈钢的析出行为和力学...
用显微镜观察和力学特性研究了不同的处理方法 (固溶+冷加工+时效条件) 对 Fe-18Cr-18Mn-0.63N 高氮奥氏体不锈钢显微组织的影响。 对于未冷加工和 20% 冷...
奥氏体不锈钢的相图涉及的元素有哪些?
奥氏体不锈钢的相图涉及的元素有哪些?在铁 —铬—镍三元 系基础上加入其他元素构成的合金可以在室温下仍然维持奥氏体基 体。另外,加人适量锰和,同时将镍含量...
如东县职称论文发表-奥氏体不锈钢箱体焊接变形论文选题...
可供奥氏体不锈钢|箱体|焊接变形职称论文发表选题参考题目,也 可以作为奥氏体...焊后热处理对高氮奥氏体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响 52……0Cr18M...
表征奥氏体不锈钢性能的相关指标及检测方法
另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。 奥氏体不锈钢是...Ni 含量并加入 Mo、Cu、Si、Nb、 Ti 等元素发展起来的高 Cr-Ni 系列钢。 ...
奥氏体不锈钢
300 系列:铬-镍 奥氏体不锈钢 o 型号 301:延展性好,用于成型产品。也可通过...如热海水用高钼钢、 高耐蚀高强度的高氮钢(氮含量达到 0.4%~ 0.6%甚至 ...
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响_图文
奥氏体不锈钢中的大量应用为此类钢的发展创造了条件。 超级奥 氏体不锈钢...奥氏体不锈钢的铬量 (17%-18%),其目的是为了使此种高硅钢具有可接受的热...
更多相关标签: