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锰对奥氏体不锈钢组织和性能的影响

来源:未知添加时间:2018/04/22 点击:
  在铬镍奥氏体不锈钢中,锰含量一般规定不超过2%,正常生产中多控制在1.5%左右。而在近期发展的高氮奥氏体不锈钢中,为了提高氮的溶解度,目前已出现高锰含量(5%  -  10%)的铬镍奥氏体不锈钢。在节镍奥氏体不锈钢中,锰是非常重要的合金元素,其主要作用是与氮、镍等强烈形成奥氏体的元素复合加入到钢中,以节约奥氏体不锈钢中的镍。
(一)锰对组织的影响
    锰是比较弱的奥氏体形成元素,但具有强烈稳定奥氏体的作用,当钢中铬含量大于14%-  15%时,为了节约镍,仅靠加入锰是无法获得单一奥氏体组织的。由于不锈钢中铬含量必须大于17%才有比较满意的耐蚀性,因此目前工业上已应用并纳入标准的锰代镍奥
氏体不锈钢主要是Cr - Mn - Ni -N型钢,如lCr17Mn6Ni5N和lCr18Mn8Ni5N等。而无镍的Cr - Mn -N奥氏体不锈钢仅有OCr17Mn14N及其类似牌号,而且用量很少。
    研究表明,钢中锰含量小于2%时,锰含量的变化对常用铬镍奥氏体不锈钢的组织(包括奥氏体的稳定性)没有明显影响。比如对于含0.3%  -1.7%锰的OCr18Ni9Ti不锈钢,它们的应力一应变曲线,冷加工变形量与钢的强度和塑性的关系,以及马氏体点Md (30/50)等基本上没有差别。
(二)锰对性能的影响
    铬镍奥氏体不锈钢中,随着锰含量增加强度提高;在无镍的Cr - Mn -N奥氏体不锈钢中低温下会出现韧性一脆性转变(图7 -2- 72)。这些与铬镍奥氏体不锈钢有极大的不同。当Cr - Mn -N钢中有镍存在时,其低温韧性可获明显改善(图7 -2- 73)。这说明,仅有锰和氮而无镍的奥氏体不锈钢(铬锰氮钢)无法获得铬镍奥氏体不锈钢那样优良的低温韧性。
    锰在铬镍奥氏体不锈钢中的作用除脱氧外,一是希望它能稳定奥氏体;二是能改善钢的热塑性,图7 -2- 74不出了锰对提高OOCr2lNi21M04Nb钢热加工性的效果;三是借助锰和硫的较强亲和力形成硫化锰,既有利于钢中硫的去除,又有利于消除钢中残余硫的有害作用。但是进一步研究表明,锰在钢中的存在,正是由于硫化锰的形成,常常导致铬镍奥氏体不锈钢耐氯化物点腐蚀和缝隙腐蚀能力的下降    。一些实验甚至指出,只要把18Cr - 8Ni型奥氏体不锈钢中的锰含量降到约0.1%,其耐点腐蚀能力就可达到含2% Mo铬镍奥氏体不锈钢的水平。国内在一系列研究工作的基础上,一些特殊钢厂已把18Cr - 8Ni型奥氏体不锈钢中的锰含量降到了1.0%以下,实际控制在0.5%左右。这样不仅仅节约了钢中的锰,而且降低了钢中硫化锰含量,提高了钢的耐点腐蚀能力。
  研究表明,向铬镍奥氏体不锈钢中加入2%以上的锰,除对于一些焊接7%锰),对其耐蚀性并没有什么有益影响,在某些条件下甚至是有害的。图7 -2- 79和7-2- 80示出了2%以上的锰对一些不锈钢耐点腐蚀和尿素生产环境中腐蚀的实验结果。
    至于以锰代镍的节镍和无镍奥氏体不锈钢,其耐蚀性主要取决于钢中的铬、镍、钼和氮等元素的含量,而锰的作用甚微,这是由锰本身的耐蚀特性所决定的。目前出现了向高Cr - Ni - Mo奥氏体不锈钢中加入3%-  10%Mn以提高氮在钢中的溶解度(常压下氮量可达-0.5%),从而使此类钢在高Cr( 20%- 25%),高Mo  (50-/0 - 80-/0)条件下仍具有单一的奥氏体组织并抑制有害铬氮化物的析出,且耐蚀性可达到甚至超过一些高镍耐蚀合金的水平。此类钢的出现填补了长期以来不锈钢与高镍耐蚀合金之间缺少高耐蚀、高牌号的高铬钼不锈钢的空白。代表性牌号有OOCr24Ni22M07Mn3CuNO.5(654SMo)。
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