鐵素體不銹鋼產(chǎn)品技術(shù)

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1、寶鋼鐵素體不銹鋼產(chǎn)品的開發(fā)????摘?要：簡述了不銹鋼的產(chǎn)線，針對不同用途鐵素體不銹鋼系列的開發(fā)是建立在Thermo-Calc模擬的基礎(chǔ)之上的，因而該軟件已成為研發(fā)工作的手段之一。根據(jù)鐵素體不銹鋼產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過程中的技術(shù)要求，該軟件可以進(jìn)行合金體系的設(shè)計、析出相的分析以及加工過程工藝參數(shù)的優(yōu)化。所開發(fā)的鐵素體不銹鋼產(chǎn)品系列在強(qiáng)度、延伸率、成形性、焊接性以及耐蝕性等方面具有優(yōu)良的性能。寶鋼已經(jīng)形成了一個較齊全的鐵素體不銹鋼產(chǎn)品系列，該產(chǎn)品系列可以對公司的盈利以及產(chǎn)品的多樣化起到一定的作用。??????關(guān)鍵詞：鐵素體?不銹鋼?合金設(shè)計一、前言???在200

2、4年投產(chǎn)的不銹鋼分公司熱軋產(chǎn)線和1996年投產(chǎn)的寧波寶新公司冷軋產(chǎn)線整合之后，越來越多的不銹鋼帶鋼被開發(fā)出來，并且成為寶鋼的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。由于不銹鋼是高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)品，寶鋼非常關(guān)注這個產(chǎn)品系列。對于該系列的產(chǎn)品，寶鋼的目標(biāo)首先就是獲得高水平的產(chǎn)品質(zhì)量；同時，寶鋼還著眼于產(chǎn)品生產(chǎn)過程的成本因素；另外，新開發(fā)的產(chǎn)品還必須滿足用戶對于產(chǎn)品性能和表面質(zhì)量方面的高要求。???隨著2005年不銹鋼研究所，特別是2008年不銹鋼技術(shù)中心的成立，寶鋼不銹鋼產(chǎn)品的研究和開發(fā)工作進(jìn)展迅速。在這個過程中，產(chǎn)品開發(fā)和基礎(chǔ)研究并駕齊驅(qū)。產(chǎn)品開發(fā)重點(diǎn)關(guān)注于鐵素體不銹鋼、雙相

3、不銹鋼以及氮合金化奧氏體不銹鋼；基礎(chǔ)研究著眼于產(chǎn)品性能、化學(xué)成分和過程處理參數(shù)等之間的關(guān)系。???產(chǎn)品開發(fā)工作中所面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是如何平衡產(chǎn)品的性能和成本。毫無疑問，像鎳、鉻等原材料價格的不斷波動是一項(xiàng)主要制約產(chǎn)品成本的因素，因此，產(chǎn)品開發(fā)工作應(yīng)該著眼于少鎳甚至無鎳不銹鋼產(chǎn)品，如鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼以及氮合金化奧氏體不銹鋼。???對于鐵素體不銹鋼來說，目前研發(fā)過程中主要關(guān)注于提高產(chǎn)品的冷成形性和韌脆轉(zhuǎn)變行為。通過微合金化，鐵素體不銹鋼的性能能夠顯著地提高。一方面，采用Ti或(和)Nb可以提高凝固組織中等軸細(xì)晶組織的比例，有利于鋼種冷成形性的提高

4、；另外，如果鐵素體不銹鋼具有高的韌脆轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)，它在低溫下作為結(jié)構(gòu)材料的使用就會受到局限。???對于含氮不銹鋼，在鋼的液態(tài)和成品組織中控制氮的含量對于控制成品的機(jī)械性能和耐蝕性能是最重要的。另外，通過氮含量來替代鋼中的鎳含量對于用戶來說在成本上更能接受。???此文重點(diǎn)關(guān)注寶鋼過去幾年鐵素體帶鋼的開發(fā)。???二、產(chǎn)品開發(fā)過程中Thermo-Calc軟件的應(yīng)用世界上眾多企業(yè)已經(jīng)成功將Thermo-Calc軟件應(yīng)用于不銹鋼產(chǎn)品的合金設(shè)計和過程優(yōu)化，非常典型的事例就是Sandvik鋼鐵公司對于雙相不銹鋼進(jìn)行的合金設(shè)計。???該軟件幾年前被引進(jìn)到寶鋼，成

5、為研發(fā)工作的手段之一，下文將給出一些應(yīng)用實(shí)例。???1、鐵素體不銹鋼高溫相組織的預(yù)測???對于不同的合金成分體系和溫度區(qū)間，鐵素體不銹鋼可能會存在鐵素體和奧氏體的混合組織。例如，11％Cr的SUS410S和???17％Cr的SUS430的相圖如圖一(a)和圖一(b)所示。從圖中可以看出，計算結(jié)果和實(shí)際組織有比較好的對應(yīng)，圖二為高溫下的實(shí)際組織。?????????????圖一采用Thermo-Calc軟件模擬的鐵素體不銹鋼的相組織???????（a）SUS410S（1200℃）????????????（b）SUS430（1150℃）????????????

6、????????圖二?SUS410S和SUS430高溫下的實(shí)際組織???對于SUS410S，隨著溫度的升高存在著不同的相組織：810～871℃時為鐵素體和奧氏體混合組織，871～1086℃時為奧氏體單相組織，1086～1311℃時又為混合組織，而1311℃以上又成為單相組織；對于SUS430來說則完全不同：839～1270℃時為鐵素體和奧氏體混合組織，而l270℃以上為鐵素體單相組織。上述結(jié)果為不銹鋼產(chǎn)品的合金設(shè)計以及熱加工參數(shù)的優(yōu)化提供了很好的幫助。???2、凝固過程中碳氮化物析出相的預(yù)測???為了得到更好的成形性、耐蝕性和焊接性等，鐵素體不銹鋼經(jīng)常采

7、用Nb或Ti元素的單穩(wěn)定或者Nb和Ti的雙穩(wěn)定來進(jìn)行合金化，在產(chǎn)品生產(chǎn)的各過程中會經(jīng)常發(fā)生碳氮化物的析出，這種析出行為會影響Nb、Ti以及C、N在鐵素體不銹鋼中的狀態(tài)。???Thermo-Calc軟件可以用來預(yù)測不同溫度區(qū)間析出相的種類。給出兩個例子來說明，圖三給出了有同樣Nb加Ti含量，但碳加氮含量不同的兩種鋼的碳氮化物的析出情況?？梢钥闯?，凝固后，高的碳加氮含量會產(chǎn)生更多的氮化物：ωc+ωN=0.009％時，析出相摩爾分?jǐn)?shù)為0.034％；而當(dāng)ωc+ωN=0.022％時，析出分?jǐn)?shù)為0.055％。?????????????????圖三??不同C、N含量鋼

8、的碳氮化物析出情況???有趣的是，根據(jù)Thermo-Calc軟件的模擬(ωc+ω