鐵素體不銹鋼研發(fā)事例

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1）汽車尾氣排放系統(tǒng)用鐵素體不銹鋼

 

 

2) 經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼

代表鋼種：430、405

缺陷：“金粉”、“迭皮”

影響因素：鑄坯修磨；熱軋；退火；酸洗

導(dǎo)致“金粉”缺陷的最主要原因，還是高C低Cr情況下因工藝控制不當(dāng)在晶界發(fā)生了腐蝕。

 

3) 連續(xù)退火的430

傳統(tǒng)430存在問(wèn)題:

罩式爐退火：800℃～850℃保溫8～9h，爐內(nèi)停留40h，耗能大，周期長(zhǎng)。

冷軋退火帶的冷成形性能不足，平均應(yīng)變塑性比＜0.8。

冷軋退火帶抗皺折性能差。

“金粉”、“迭皮”缺陷。

 

目標(biāo)：

適用于熱軋帶卷連續(xù)退火

室溫力學(xué)性能相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)430

平均應(yīng)變塑性比值≥1.0，力爭(zhēng)達(dá)到1.2

抗皺折性能為B級(jí)即皺折高度為16μ～25μ

 

Al對(duì)430組織的影響:

 

退火溫度與熱帶性能

柱狀晶

 

等軸晶

 

900℃基本完成再結(jié)晶；800-1000℃，HB131-145，低值

 

退火溫度與γ相

 

1000℃～1200℃退火，出現(xiàn)沿晶界的γ相，冷卻過(guò)程形成α′相，提高鋼的硬度。γ相在1060℃最多，1200℃明顯減少；980℃時(shí)未見(jiàn)γ相。

 

熱軋帶退火前后織構(gòu)變化：

加大道次變形量，采用較低的終軋溫度，使得熱軋帶具有較高的應(yīng)變能，有利于熱軋帶退火時(shí)再結(jié)晶。獲得更多的{332}//ND織構(gòu)，益于成形。

 

 

連續(xù)退火430冷帶性能

 

4) 汽車消音器材料

消音器用不銹鋼材料：409、436和304

國(guó)內(nèi)高S燃油導(dǎo)致409消音器在3萬(wàn)公里時(shí)失效破壞，未能達(dá)到6萬(wàn)公里的預(yù)期壽命

開發(fā)適合我國(guó)現(xiàn)有燃油品質(zhì)的消音器用經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼新材料：耐蝕性能優(yōu)于409，壽命提高到409的2倍；價(jià)格與409相比不能增加太多，低于436和304；較好的成型性能和焊接性能

 

409消音器的腐蝕形貌

 

點(diǎn)蝕坑內(nèi)擴(kuò)展電流與Cr、Mo關(guān)系

 

模擬冷凝液腐蝕試驗(yàn)（JFE)

 

模擬冷凝液腐蝕實(shí)驗(yàn)過(guò)程

 

冷凝液腐蝕與Cr、Mo關(guān)系

 

 

晶間腐蝕

 

主要合金元素的作用

提高Cr、Mo，降低C、N并加入Ti、Nb等穩(wěn)定化元素，可以提高鐵素體不銹鋼的點(diǎn)蝕電位；提高Cr、Mo，抑制點(diǎn)蝕坑的擴(kuò)展；Ti、Nb基本無(wú)影響。

 

將Cr從11%提高到16%，對(duì)耐冷凝液腐蝕有極大的有益作用，進(jìn)一步提高Cr含量對(duì)耐冷凝液腐蝕的有益作用不再顯著，此時(shí)添加0.8%以上的Mo可以明顯提高鐵素體不銹鋼耐冷凝液腐蝕。

 

 

 

 

添加Ti和/或Nb,降低鐵素體不銹鋼晶間腐蝕傾向，當(dāng)Ti+0.5Nb≥10（C+N）時(shí)，可以避免焊后晶間腐蝕。

 

退火溫度對(duì)熱軋帶的影響

 

高鉻鋼的DBTT現(xiàn)象

 

熱軋退火板析出相

 

Cr含量對(duì)σ相的影響

熱處理制度：950℃保溫30min

Cr含量越高，σ相溶解越困難

 

韌脆轉(zhuǎn)變－尺寸效應(yīng)

 

 

 鐵素體不銹鋼的展望

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材料研發(fā)：

結(jié)構(gòu)材料功能化：高強(qiáng)度；高耐蝕性；美觀；導(dǎo)磁不銹鋼等

高端：高性能、高表面質(zhì)量，如：446、443、444、445

低端：經(jīng)濟(jì)型，430、405

工業(yè)生產(chǎn)：

提高純凈度；

提高生產(chǎn)效率

 

應(yīng)用的約束條件

Cr含量大于15%的鐵素體不銹鋼不宜在250-520℃長(zhǎng)期使用，以避免475℃脆性；

不宜在750-960 ℃長(zhǎng)期服役，以避免σ相析出脆化；

不宜在低于DBTT溫度下使用；

不宜使用厚截面材料，建議使用薄截面材料，通常厚度不大于6mm。如確因設(shè)計(jì)需要厚截面材料，可采用復(fù)合板。