高壓鍋爐管的工作清楚地顯示在Fe-20cr合金鋼中加入鎳會(huì)降低鋼在有侵蝕性的含氯的環(huán)境中抗sCC的能力。 Copson曲線顯示在N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%~12%的范圍內(nèi)合金鋼的抗sCC能力***,而在這個(gè)成分范圍外無(wú)論增加或減少鎳含量都會(huì)増加抗sc℃的能力。鎳是一個(gè)很好的固溶強(qiáng)化元素,而在増進(jìn)馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的韌性方面最為有益。在高鉻鐵素體不銹鋼中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)2%的N就能顯著降低鋼的韌-脆斷裂轉(zhuǎn)變濕度(DBTT)總之,鎳是一種強(qiáng)奧氏體形成元素,是不銹鋼的主要合金元素,對(duì)某些類(lèi)型的不銹鋼則是不可缺少的合金元素。鎳是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素,隨著鎳量的増加,奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度降至900~350°℃。
在快諫冷卻時(shí),在更低溫度下,甚至在室溫,都能保持奧氏體組織。由于奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變被完全抑制,所以這種鋼無(wú)法依靠相變硬化。奧氏體是無(wú)磁性的,在FeNi系中也無(wú)脆性相。在N-℃r相圖中,鎳量為48%時(shí)出現(xiàn)共晶反應(yīng),在鎳的邊形成γ相,在鉻的邊形成q相,這對(duì)含鎳量大于50%的鎳基材料性能有著重要影響。在N-cr相圖中不存在σ相,但在Fe-Cr-Ni三元相圖中則存在σ相,實(shí)際上每種鋼都加入錳。歷史上,加入錳是為了防止鑄造時(shí)的熱脆性,這種熱脆性是由于形成了鐵-硫低熔點(diǎn)共晶組分而導(dǎo)致凝固裂紋。
因?yàn)殄i比鐵能更容易和硫結(jié)合,添加足夠的錳可以形成穩(wěn)定的硫化錳(MnS),從而有效地消除熱脆性問(wèn)題錳是比較弱的奧氏體形成元素,其作用程度和其含量及鎳含量有關(guān),但具有穩(wěn)定奧氏體的作用。在鐵錳相圖上,Mn可以擴(kuò)大γ相區(qū),并使γ→的轉(zhuǎn)變向低溫移動(dòng),結(jié)果使奧氏體在室溫下也很穩(wěn)定。錳的影響有兩個(gè)方面,一是可以防止在全奧氏體焊縫中產(chǎn)生熱裂紋,二是提高氮的溶解度,這是高氮奧氏體鋼得以發(fā)展的理論基礎(chǔ),在不銹鋼中,錳是作為脫氧元素而殘留在鋼中,通用Cr-№奧氏體不銹鋼中含錳量不超過(guò)2%,馬氏體和鐵素體不銹鋼中含錳量不超過(guò)1%,高純鐵素體不銹鋼中含錳量不超過(guò)04%。作為合金元素僅在節(jié)鎳奧氏體不銹鋼、高強(qiáng)高氮奧氏體不銹鋼和α艸γ雙相不銹鋼中使用。在大口徑高壓鍋爐管和高間隙元素(C+N)奧氏體不銹鋼中,錳量高達(dá)20%,在雙相鋼中也可達(dá)到5%。總的來(lái)說(shuō),錳對(duì)不銹鋼不大,有一些固溶強(qiáng)化作用,沒(méi)有脆化作用。
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