奧氏體不銹鋼采用降低碳含量的方法,能克服敏化態晶間腐蝕敏感性等缺點,早已為人們所知。1932年在法國已經出現含≤0.02%C的超低碳18-8不銹鋼,但大規模工業生產,則是在40至50年代氧氣煉鋼技術的應用之后才實現。直至50年代末,世界上也只有少數特殊鋼廠能用電(弧)爐生產超低碳不銹鋼。1960年前后,美國和蘇聯分別將超低碳(美國≤0.03%C,蘇聯≤0.04%C)不銹鋼納入國家標準。我國于1964年至1965年開始用電(弧)爐工業生產超低碳(≤0.03%C)奧氏體不銹鋼。但因電爐冶煉超低碳不銹鋼的難度大、成本高等原因,仍受很大限制。60年代末爐外精煉技術的發展,如1968年美國AOD法精煉爐的首次投產,為70年代超低碳不銹鋼的大規模生產和廣泛應用開辟了嶄新的道路。


  我國在80年代,由于爐外精煉設備的普及,超低碳不銹鋼已進入了大量推廣應用的新時期。從而為采用低碳和超低碳不銹鋼取代已過時的1Cr18Ni9Ti等含鈦不銹鋼奠定了物質技術基礎。


  眾所周知,降低碳含量至碳在敏化溫度范圍奧氏體中的固溶極限以下,便可消除敏化態晶間腐蝕的傾向。但是,碳的固溶度及碳化物析出動力學,受鋼種化學成分及加熱過程等多方面因素影響。實用上確定允許最高碳含量更為重要。如隨著鎳、硅等元素含量的增加,降低了碳的固溶度,促進了碳化物析出。故需要將碳含量控制在更低范圍內。奧氏體不銹鋼中鉻和鎳的含量配比對不產生晶間腐蝕的臨界碳含量的影響示于圖1-2-3上。


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  避免出現晶間腐蝕的臨界碳含量不是絕對的,而是相對于具體鋼種成分、介質條件、敏化溫度和加熱時間等因素。通過實驗可以測定具體鋼種的溫度、時間和敏化(晶間腐蝕)關系曲線,即所謂TTS曲線是十分有用的如圖1-2-4所示。可以根據實際需要,合理選擇與控制碳含量的級別和加工、焊接等工藝過程。例如,對18-8(非穩定化)不銹鋼嚴格來說,一般碳含量≤0.015%時才能消除晶間腐蝕敏感性。但對只經受短時間焊接受熱的鋼材而言,選用標準超低碳含量(≤0.03%),焊后也不進行熱處理,基本上可以避免第一、二代不銹鋼焊后出現的熱影響區和刀口腐蝕等缺點。實際上,對于不苛刻的受熱和腐蝕條件,采用低碳型(但應控制碳小于0.05%以下)的鋼并非不可;對于苛刻條件或要求更高的情況,最好將碳含量控制在≤0.02%C以下。總之,對于產生晶間腐蝕的強腐蝕環境中使用,一般應選用超低碳奧氏體不銹鋼。最有代表性和通用性的鋼種,就是我國GB 00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2(相當美國AISI 304L不銹鋼316L不銹鋼)。也是第三代不銹鋼的典型代表。


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