铁素体不锈钢研发事例

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1）汽车尾气排放系统用铁素体不锈钢

 

 

2) 经济型铁素体不锈钢

代表钢种：430、405

缺陷：“金粉”、“迭皮”

影响因素：铸坯修磨；热轧；退火；酸洗

导致“金粉”缺陷的最主要原因，还是高C低Cr情况下因工艺控制不当在晶界发生了腐蚀。

 

3) 连续退火的430

传统430存在问题:

罩式炉退火：800℃～850℃保温8～9h，炉内停留40h，耗能大，周期长。

冷轧退火带的冷成形性能不足，平均应变塑性比＜0.8。

冷轧退火带抗皱折性能差。

“金粉”、“迭皮”缺陷。

 

目标：

适用于热轧带卷连续退火

室温力学性能相当于标准430

平均应变塑性比值≥1.0，力争达到1.2

抗皱折性能为B级即皱折高度为16μ～25μ

 

Al对430组织的影响:

 

退火温度与热带性能

柱状晶

 

等轴晶

 

900℃基本完成再结晶；800-1000℃，HB131-145，低值

 

退火温度与γ相

 

1000℃～1200℃退火，出现沿晶界的γ相，冷却过程形成α′相，提高钢的硬度。γ相在1060℃最多，1200℃明显减少；980℃时未见γ相。

 

热轧带退火前后织构变化：

加大道次变形量，采用较低的终轧温度，使得热轧带具有较高的应变能，有利于热轧带退火时再结晶。获得更多的{332}//ND织构，益于成形。

 

 

连续退火430冷带性能

 

4) 汽车消音器材料

消音器用不锈钢材料：409、436和304

国内高S燃油导致409消音器在3万公里时失效破坏，未能达到6万公里的预期寿命

开发适合我国现有燃油品质的消音器用经济型铁素体不锈钢新材料：耐蚀性能优于409，寿命提高到409的2倍；价格与409相比不能增加太多，低于436和304；较好的成型性能和焊接性能

 

409消音器的腐蚀形貌

 

点蚀坑内扩展电流与Cr、Mo关系

 

模拟冷凝液腐蚀试验（JFE)

 

模拟冷凝液腐蚀实验过程

 

冷凝液腐蚀与Cr、Mo关系

 

 

晶间腐蚀

 

主要合金元素的作用

提高Cr、Mo，降低C、N并加入Ti、Nb等稳定化元素，可以提高铁素体不锈钢的点蚀电位；提高Cr、Mo，抑制点蚀坑的扩展；Ti、Nb基本无影响。

 

将Cr从11%提高到16%，对耐冷凝液腐蚀有极大的有益作用，进一步提高Cr含量对耐冷凝液腐蚀的有益作用不再显著，此时添加0.8%以上的Mo可以明显提高铁素体不锈钢耐冷凝液腐蚀。

 

 

 

 

添加Ti和/或Nb,降低铁素体不锈钢晶间腐蚀倾向，当Ti+0.5Nb≥10（C+N）时，可以避免焊后晶间腐蚀。

 

退火温度对热轧带的影响

 

高铬钢的DBTT现象

 

热轧退火板析出相

 

Cr含量对σ相的影响

热处理制度：950℃保温30min

Cr含量越高，σ相溶解越困难

 

韧脆转变－尺寸效应

 

 

 铁素体不锈钢的展望

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材料研发：

结构材料功能化：高强度；高耐蚀性；美观；导磁不锈钢等

高端：高性能、高表面质量，如：446、443、444、445

低端：经济型，430、405

工业生产：

提高纯净度；

提高生产效率

 

应用的约束条件

Cr含量大于15%的铁素体不锈钢不宜在250-520℃长期使用，以避免475℃脆性；

不宜在750-960 ℃长期服役，以避免σ相析出脆化；

不宜在低于DBTT温度下使用；

不宜使用厚截面材料，建议使用薄截面材料，通常厚度不大于6mm。如确因设计需要厚截面材料，可采用复合板。