奥氏体不锈钢采用降低碳含量的方法,能克服敏化态晶间腐蚀敏感性等缺点,早已为人们所知。1932年在法国已经出现含≤0.02%C的超低碳18-8不锈钢,但大规模工业生产,则是在40至50年代氧气炼钢技术的应用之后才实现。直至50年代末,世界上也只有少数特殊钢厂能用电(弧)炉生产超低碳不锈钢。1960年前后,美国和苏联分别将超低碳(美国≤0.03%C,苏联≤0.04%C)不锈钢纳入国家标准。我国于1964年至1965年开始用电(弧)炉工业生产超低碳(≤0.03%C)奥氏体不锈钢。但因电炉冶炼超低碳不锈钢的难度大、成本高等原因,仍受很大限制。60年代末炉外精炼技术的发展,如1968年美国AOD法精炼炉的首次投产,为70年代超低碳不锈钢的大规模生产和广泛应用开辟了崭新的道路。


  我国在80年代,由于炉外精炼设备的普及,超低碳不锈钢已进入了大量推广应用的新时期。从而为采用低碳和超低碳不锈钢取代已过时的1Cr18Ni9Ti等含钛不锈钢奠定了物质技术基础。


  众所周知,降低碳含量至碳在敏化温度范围奥氏体中的固溶极限以下,便可消除敏化态晶间腐蚀的倾向。但是,碳的固溶度及碳化物析出动力学,受钢种化学成分及加热过程等多方面因素影响。实用上确定允许最高碳含量更为重要。如随着镍、硅等元素含量的增加,降低了碳的固溶度,促进了碳化物析出。故需要将碳含量控制在更低范围内。奥氏体不锈钢中铬和镍的含量配比对不产生晶间腐蚀的临界碳含量的影响示于图1-2-3上。


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  避免出现晶间腐蚀的临界碳含量不是绝对的,而是相对于具体钢种成分、介质条件、敏化温度和加热时间等因素。通过实验可以测定具体钢种的温度、时间和敏化(晶间腐蚀)关系曲线,即所谓TTS曲线是十分有用的如图1-2-4所示。可以根据实际需要,合理选择与控制碳含量的级别和加工、焊接等工艺过程。例如,对18-8(非稳定化)不锈钢严格来说,一般碳含量≤0.015%时才能消除晶间腐蚀敏感性。但对只经受短时间焊接受热的钢材而言,选用标准超低碳含量(≤0.03%),焊后也不进行热处理,基本上可以避免第一、二代不锈钢焊后出现的热影响区和刀口腐蚀等缺点。实际上,对于不苛刻的受热和腐蚀条件,采用低碳型(但应控制碳小于0.05%以下)的钢并非不可;对于苛刻条件或要求更高的情况,最好将碳含量控制在≤0.02%C以下。总之,对于产生晶间腐蚀的强腐蚀环境中使用,一般应选用超低碳奥氏体不锈钢。最有代表性和通用性的钢种,就是我国GB 00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2(相当美国AISI 304L不锈钢316L不锈钢)。也是第三代不锈钢的典型代表。


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