高鎳耐蝕合金和不銹鋼的耐腐性新研究 不銹鋼和高鎳耐蝕合金是重要的耐蝕金屬材料，對(duì)這種材料的研究生產(chǎn)與應(yīng)用在很大程度上不僅標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家所具有的特殊鋼工業(yè)的發(fā)展水平，同時(shí)也標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代工業(yè)和人民現(xiàn)代生活的發(fā)展水平。
1949年以前，我國(guó)既沒(méi)有自己的不銹鋼工業(yè)，更談不上不銹鋼和高鎳耐蝕合金的研究與應(yīng)用。我國(guó)對(duì)不銹鋼和高鎳耐蝕材料的開(kāi)發(fā)與研究起步較晚，從1960年開(kāi)始研制生產(chǎn)與應(yīng)用高鎳耐蝕合金材料，從無(wú)到有，取得了顯著進(jìn)步，基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展的需求。值得指出的是，我國(guó)的不銹鋼產(chǎn)量在改革開(kāi)放以后，特別是2000年以來(lái)，進(jìn)入了世界上****的跨越式的高速發(fā)展期。粗鋼產(chǎn)量已從2000年前的不足40萬(wàn)噸/年達(dá)到2008年的710萬(wàn)噸的水平，躍居世界首位，目前是世界上大的不銹鋼生產(chǎn)國(guó)，正在向世界不銹鋼強(qiáng)國(guó)方向邁進(jìn)。
上世紀(jì)60年代，我國(guó)開(kāi)始高硅雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼的研究與應(yīng)用。上世紀(jì)70年代，隨著我國(guó)原子能工業(yè)、動(dòng)力（常規(guī)電廠）工業(yè)和石油、化學(xué)工業(yè)中所用18-8型和18-12-2型Cr-Ni和Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼設(shè)備、部件出現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和腐蝕疲勞等局部腐蝕破壞事例，除進(jìn)行了數(shù)十例不銹鋼重要設(shè)備、部件的失效分析外，我國(guó)開(kāi)始研究與應(yīng)用Cr-Ni雙相（α+γ）不銹鋼和新的高鎳耐蝕合金。在此過(guò)程中，研究了雙相不銹鋼加熱與冷卻過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變、雙相不銹鋼中溫時(shí)效脆化的機(jī)制、鋼中相比例的控制及適宜氮含量對(duì)提高雙相不銹鋼耐蝕性的作用機(jī)理等。
1976年，為解決耐濃HNO3和耐固溶態(tài)晶間腐蝕問(wèn)題，研制了超低碳（≦0.025%）并含鈮的00Cr25Ni20Nb不銹鋼和高硅奧氏體不銹鋼00Cr17Ni14Si4等。前者可用于高溫下耐濃度≦85%的HNO3，后者則可用于耐發(fā)煙硝酸和解決Cr+6引起的非敏化態(tài)晶間腐蝕。值得指出的是，國(guó)外類(lèi)似用途仍在采用00Cr25Ni20Nb。
我國(guó)為了滿(mǎn)足300/600MW發(fā)電機(jī)組末級(jí)葉片使用的17-4PH馬氏體沉淀硬化不銹鋼的需要，上世紀(jì)70年代又深入研究了該鋼種的生產(chǎn)工藝和微量元素的影響，使國(guó)產(chǎn)17-4PH的性能達(dá)到了用戶(hù)所需的技術(shù)要求。同期，國(guó)內(nèi)還發(fā)展了多種馬氏體時(shí)效有銹鋼并開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作。
上世紀(jì)70年代還研究并仿制了C+N≦0.015%~0.025%的高純鐵素體不銹鋼00Cr18Mo2、00Cr26Mo1和00Cr30Mo2等。研究表明，鐵素體不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度高、韌性差，對(duì)晶間腐蝕遠(yuǎn)比奧氏體不銹鋼敏感，并且存在尺寸效應(yīng)和冷卻速度效應(yīng)的主要原因是鋼中碳、氮化物的析出。
上世紀(jì)80到90年代，國(guó)內(nèi)為了解決水電站設(shè)備的氣蝕、磨蝕問(wèn)題，1981年開(kāi)始，研究發(fā)展了低碳馬氏體不銹鋼0Cr13Ni5Mo，并利用板條狀馬氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體兩相比例的控制，解決了鋼的強(qiáng)度與韌性的匹配問(wèn)題。此鋼用于葛洲壩工程制造水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，經(jīng)過(guò)5×104h的長(zhǎng)期使用，性能很好；為解決大型水電站和三峽工程水輪機(jī)用有銹鋼特厚板的需要，又發(fā)展了超低碳馬氏體不銹鋼00Cr13Ni5Mo。為了適應(yīng)我國(guó)發(fā)展大型火電機(jī)組護(hù)環(huán)用無(wú)磁不銹鋼的需求，上世紀(jì)80年代，齊齊哈爾鋼廠與重機(jī)廠合作，采用10噸電渣爐工業(yè)試制了高錳高氮的無(wú)磁不銹鋼1Cr18Mn18N0.5,取得了滿(mǎn)意的結(jié)果。
針對(duì)國(guó)內(nèi)大型化肥、化纖和化學(xué)工業(yè)發(fā)展的需要，研究發(fā)展了高鉬不銹鋼，和尿素級(jí)不銹鋼等。00Cr20Ni25Mo4.5Cu鋼耐稀硫酸、甲酸、磷酸、醋酸，在磷復(fù)肥和大型化纖工業(yè)中獲得了應(yīng)用；00Cr18Ni18Mo5（N）鋼，在制堿工業(yè)中用于碳化塔冷卻管（與海水、NH4CL相觸），長(zhǎng)期使用，效果良好；尿素級(jí)00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N鋼主要用于大中型氮肥廠的高溫、高壓尿素生產(chǎn)裝置中，其性能基本達(dá)到了國(guó)外進(jìn)口材料的水平。研究了鉬、氮等元素對(duì)Cr-Ni奧氏體不銹鋼耐蝕性的影響，結(jié)果表明，只有當(dāng)鋼中含有足夠量的鉻時(shí)鉬的良好作用才有效；鉬提高了不銹鋼的耐蝕性，但其作用是間接的,這可能與鋼中鉬的溶解，加速不銹鋼的鈍化和MoO42-的緩蝕作用有關(guān)；適量氮可提高Cr-Ni奧氏體不銹鋼的耐蝕性，特別是耐點(diǎn)蝕和耐敏化態(tài)晶間腐蝕的性能。氮的此種作用主要是由于鋼中氮在金屬與表面膜之間的界面處富集和鈍化膜中鉻濃度的增加及氮抑制了鋼中碳化物的析出。研究表明，在常用Cr-Ni奧氏體不銹鋼中，氮含量高于0.12%將降低鋼的熱塑性，從而影響鋼的熱加工性能。
為解決高溫濃硫酸（93%~98%）的腐蝕問(wèn)題，國(guó)內(nèi)研究并發(fā)展了硅含量不大于6%且含鉬、銅的高硅不銹鋼（SS920）并申請(qǐng)了。由于氧化硅保護(hù)膜的形成，使此鋼耐高溫濃硫酸的性能，此鋼已用于硫酸生產(chǎn)廠的有關(guān)設(shè)備和部件。
為改變我國(guó)Cr-Ni不銹鋼生產(chǎn)和使用中有諸多缺點(diǎn)的含鈦0~1Cr18Ni9Ti不銹鋼占一統(tǒng)局面的不合理構(gòu)成，開(kāi)展了用低碳、超低碳不銹鋼代替含鈦Cr-Ni不銹鋼的科研、生產(chǎn)和應(yīng)用工作，并取得了一定的進(jìn)展。我國(guó)在大型尿素生產(chǎn)裝置中首先發(fā)現(xiàn)了二氧化碳汽提塔中使用的尿素級(jí)00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N等不銹鋼中也存在著非敏化態(tài)晶間腐蝕并導(dǎo)致設(shè)備和部件的損壞。研究指出了磷等雜質(zhì)元素沿晶界偏聚是產(chǎn)生此種非敏化態(tài)晶間腐蝕的主要原因。
采用稀土同位素（Ce141）研究鈰對(duì)00Cr18Ni14Mo2鋼耐點(diǎn)蝕性能影響的結(jié)果表明，由于鈰的脫硫作用和能使鋼中非金屬夾雜物變性，特別是稀土氧化物可包在易產(chǎn)生點(diǎn)蝕源的硫化錳夾雜的周?chē)?，因而加入適量鈰的00Cr18Ni14Mo2不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能有顯著提高。
通過(guò)對(duì)輕工系統(tǒng)大量應(yīng)用的2Cr13餐具用不銹鋼銹蝕原因的分析研究，得知煉鋼過(guò)程中用鋁脫氧是非常有害的。因?yàn)檠趸X夾雜可導(dǎo)致不銹鋼表面銹點(diǎn)的形成。鋼廠改用硅脫氧后，使這一問(wèn)題得到了解決。
隨著我國(guó)大型核電和核動(dòng)力工程的進(jìn)一步發(fā)展，為了提高超低碳不銹鋼的強(qiáng)度和改善其耐蝕性，研制了控氮Cr-Ni奧氏體不銹鋼；為了進(jìn)一步提高壓水堆核電站蒸發(fā)器的**、可靠性，開(kāi)展了0Cr30Ni60Fe10(Inconol690)耐蝕合金的試驗(yàn)室研究工作。
2000年以來(lái)，我國(guó)不銹鋼材料，特別是與人民生活相關(guān)的民用不銹鋼的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也進(jìn)入了一個(gè)新階段。主要表現(xiàn)在民用不銹鋼，特別是現(xiàn)代鐵素體不銹鋼的研究與應(yīng)用更加廣泛、迅速；選用薄截面尺寸的現(xiàn)代鐵素體不銹鋼在許多用途中可以代替Cr-Ni奧氏體不銹鋼已取得廣泛共識(shí)；不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)，特別是國(guó)營(yíng)和中外合資的大中型企業(yè)直接開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)外已成熟和較為成熟的不銹鋼牌號(hào)并迅速投入生產(chǎn)與應(yīng)用，并已成為這一階段我國(guó)不銹鋼材料開(kāi)發(fā)的主體；中國(guó)特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)不銹鋼分會(huì)在推動(dòng)我國(guó)不銹鋼新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。
2000年以前，我國(guó)很少生產(chǎn)的鐵素體不銹鋼，例如00Cr11Ti（409），1Cr17（430）等現(xiàn)已進(jìn)行大量生產(chǎn)與應(yīng)用，解決了應(yīng)用中所遇到的冷成型、焊接過(guò)程中所遇到的一些技術(shù)難題。與此同時(shí)，還仿制并生產(chǎn)了新一代的現(xiàn)代鐵素體不銹鋼如00Cr21Ti/Nb(443)和00Cr22MoTi/Nb(445)，高純鐵素體不銹鋼00Cr30Mo2和一些超級(jí)鐵素體不銹鋼也在研制之中。上述現(xiàn)代鐵素體不銹鋼主要用于家用電器，廚房設(shè)備、器具，建筑裝飾，城市建設(shè)和汽車(chē)等用途中。
?。?alpha;+γ）雙相不銹鋼已大量生產(chǎn)與應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼及超級(jí)雙相不銹鋼等正在開(kāi)發(fā)之中，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼正在研發(fā)之中。
2008年我國(guó)不銹鋼粗鋼產(chǎn)量達(dá)到700萬(wàn)噸左右。不銹鋼的發(fā)展已取得了令全世界矚目的成就，也令國(guó)人振奮，目前我國(guó)正向著世界不銹鋼強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。
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