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錳對不銹鋼性能的影響

關鍵詞:不銹鋼來源:發布時間:2014-10-17

  錳是較弱的奧氏體形成元素,它在不銹鋼中是一種脫氧劑,鋼中錳量一般≤1%或≤2%。隨不銹鋼中錳量的增加,可顯著提高氮在鋼中的溶解度(圖1);錳、氮復合加入常常用來代替鋼中昂貴、稀缺的鎳。需要指出,向不銹鋼中復合加入錳、氮,僅能從組織上為獲得奧氏體組織而代鎳,但并不能在不銹鋼耐蝕性方面代替鎳,這也是由于錳元素本身特性所決定的,錳既不能提高不銹鋼的熱力學穩定性,也不能對鋼的鈍化行為產生任何有益的影響。

  圖1.含14%Ni 且不同鉻、錳量的不銹鋼,氮在鋼中的溶解度

  早期,以錳、氮復合加入代替17-7型和18-8型不銹鋼中的鎳,美國發展了AISI200系Cr-Mn-N,近代,在開發超級奧氏體和超級雙相不銹鋼的過程中,也開始向鋼中加入少量錳,即可提高鋼中的含氮量,穩定或控制適宜相比例,又可改善鋼的性能,同時還可節約鎳元素。為了同一目的,最近出現的幾種經濟型雙相不銹鋼也開始加入少量錳。

  錳對不銹鋼的不銹耐蝕性的影響,基本上都是負面的。并列入了耐點蝕指數(Cr)+3.3(Mo)+30(N)-(Mn)公式中。圖2、圖3和圖4則系錳對Cr-Ni、Cr-Mn-N奧氏體和雙相不銹鋼耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能的影響。可以看出,隨錳量增加,鋼的耐點蝕性、耐縫隙腐蝕性能下降。這與錳和硫形成MnS,或隨鋼中錳量增加,MnS量增加,MnS中的鉻量低,MnS夾雜在腐蝕介質中溶解,常常成為點蝕、縫隙腐蝕源有關。一些試驗指出,當將18-8不銹鋼中的錳量降到約0.1%,此鋼的耐點蝕能力將有可能達到含2%Mo的0Cr18Ni12Mo2(316)的水平。

  圖2.錳對Cr-Ni奧氏體不銹鋼耐點蝕性的影響

  圖3.錳對Cr-Mn-N不銹鋼耐點蝕性的影響

  圖4.在人造海水中,錳量對00Cr25Ni5Mo3N(URANUS50)鋼耐點蝕、耐縫隙腐蝕性能的影響

  為了發展以錳、氮代鎳不銹鋼和為增加鋼中氮的溶解度,進一步發揮氮在鋼中的有益作用,開發加少量錳的奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼時都要充分注意錳在不銹鋼中對耐蝕性,特別是耐點蝕性的不利影響。

  錳在不銹鋼中的有益作用一是形成MnS,抑制含鎳的不銹鋼中硫的有害作用,提高鋼的熱塑性;二是在焊接材料中加入2%以上的錳,可提高奧氏體不銹鋼的焊縫抗熱裂紋的敏感性。

  錳在不銹鋼中還會促進σ相等脆性相的析出(圖5),降低鋼的塑、韌性,這也為錳在高鉻、鉬不銹鋼中的應用帶來不利影響。(轉自不銹鋼概論)

  圖5.錳對00Cr25Ni5Mo3N(URANUS50)鋼σ相形成傾向的影響