世界不銹鋼鋼種質(zhì)量的發(fā)展方向
世界不銹鋼品種質(zhì)量發(fā)展將圍繞著以下幾個(gè)不銹鋼鋼種展開(kāi)：
高耐蝕性無(wú)錫不銹鋼
最新的高耐蝕性無(wú)錫不銹鋼可分為兩類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為超級(jí)不銹鋼，以新日鐵的YUS270(20Cr-18Ni-6Mo-N)為代表，其耐蝕性與鈦相當(dāng)。YUS270的鉻含量和鉬含量較高，可有效地利用氮來(lái)改善耐蝕性，YUS270的熱膨脹系數(shù)介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間。它可以應(yīng)用于海水凈化裝置、化工廠、沿海氯化鈉腐蝕嚴(yán)重的建筑等。鐵素體不銹鋼SUS447J1(30Cr-2Mo)也是一種超級(jí)不銹鋼。
另一類(lèi)是高潔凈度的鐵素體無(wú)錫不銹鋼。通過(guò)增加鉻和鉬的含量，降低碳和氮含量，可改善耐蝕性和成形性。典型的高潔凈度鐵素體不銹鋼有新日鐵的YUS220M(22Cr-1.5Mo-Ti-Nb)、YUS190和YUS190L(19Cr-2Mo)，其它不銹鋼的鉻和鉬含量略有變化。YUS260(20Cr-15Ni-3Mo-Cu-N)、YUS110M(18Cr-12Ni-2Si-Mo-Cu)和YUS27A-M(17Cr-7Ni-2Cu-2Si)是最新開(kāi)發(fā)的高耐蝕性不銹鋼。
復(fù)合添加鈦和鈮可以阻止作為腐蝕源的非金屬夾雜物析出，促使鈦形成氧化物鈍化膜，從而改善耐蝕性。新日鐵已經(jīng)在YUS190和YUS220M中采用此技術(shù)。
據(jù)報(bào)道，復(fù)合添加Ti、Nb和A1可以提高耐蝕性。而且發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)上認(rèn)為有害的元素S可以提高低鉻不銹鋼的抗晶間腐蝕能力，其作用與氮改善奧氏體不銹鋼的耐蝕性的作用相同。未來(lái)改善耐蝕性的研究將主要集中在夾雜物的控制和表面防護(hù)涂鍍層上。
高成形性無(wú)錫不銹鋼
鐵素體無(wú)錫不銹鋼的塑性較差。而奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度雖高，但是具有高的熱膨脹系數(shù)，不利于包括焊接在內(nèi)的成形加工。
降低碳含量和氮含量可以明顯改善成形性，在一定條件下可以改善深沖性能。例如，SUS430的r=1.0，而低碳的SUS430D的r=1.6，同時(shí)可以將延伸率穩(wěn)定在30以上。連軋YUS436S的r值明顯改善，特別是經(jīng)大直徑輥的軋制后，與SUS304不同，在適當(dāng)?shù)臎_壓條件下，上述這些新型鐵素體不銹鋼可以超深沖加工。超高潔凈度Fe-Cr合金具有較好的成形性，在鉻含量達(dá)18的不銹鋼中可以得到大于36的延伸率。
伴隨著無(wú)錫不銹鋼盤(pán)圓產(chǎn)量的增長(zhǎng)，加工方法由切削變?yōu)殄懺欤_(kāi)發(fā)具有優(yōu)良冷鍛性能的新型不銹鋼SUSMX7。還開(kāi)發(fā)了添加S、Pb、Se的易切削不銹鋼和臨界壓縮比改進(jìn)鋼。
近來(lái)正在研究可潤(rùn)滑不銹鋼薄鋼板。在表面涂上有機(jī)涂層的鋼板可以在沒(méi)有潤(rùn)滑油或保護(hù)層的情況下成形，在改善工作環(huán)境和降低生產(chǎn)成本的要求下可望有許多用途。新日鐵與Tokai鋼廠合作開(kāi)發(fā)了名為“Guardooat”的有機(jī)涂層，應(yīng)用于不銹鋼。
高強(qiáng)度和高硬度不銹鋼
為鐵路車(chē)廂開(kāi)發(fā)的SUS301L改型不銹鋼可以作為高強(qiáng)度和高硬度的結(jié)構(gòu)材料，如汽車(chē)的墊片和壓力板。對(duì)于公共工程和建筑構(gòu)件，開(kāi)發(fā)了具有良好耐蝕性的馬氏體不銹鋼YUS550(13Cr-2Ni-2Mo)，它可應(yīng)用于水泥沖孔而無(wú)需鉆孔。在SUS316基礎(chǔ)上添加氮的SUS316FR(16Cr-12Ni-2Mo-0.09N)可用于快速增殖反應(yīng)堆，并有望應(yīng)用于需要高溫強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度的場(chǎng)合。添加鈮的鐵素體不銹鋼YUS180H(19Cr-0.8Nb)和YUS340-MS(14Cr-0.5Mo-0.3Nb-Ti)具有高的高溫強(qiáng)度，可用于汽車(chē)排氣系統(tǒng)。
耐熱和抗氧化無(wú)錫不銹鋼
高鉻無(wú)錫不銹鋼具有耐熱和抗氧化性。添加Al和Si可以進(jìn)一步改善高鉻不銹鋼的耐熱性和抗氧化性。
YUS710(25Cr-13Ni-2Si-Mo-N)和YUS731(19Cr-13Ni-3Si-0.7Cu)是耐熱和抗氧化的奧氏體不銹鋼，缺點(diǎn)是高溫下出現(xiàn)膨脹。對(duì)此，新日鐵開(kāi)發(fā)了低膨脹的HOM125(15Cr-4Al)和YUS415S(12Cr-2Si-Al)鐵素體不銹鋼。添加了Cr、Al和稀土元素的YUS205-M1(20Cr-5Al-REM)不銹鋼用于汽車(chē)排氣凈化裝置，在溫度高達(dá)950攝氏度下具有耐熱性和抗氧化性。
涂有耐熱樹(shù)脂的不銹鋼已經(jīng)商業(yè)化并用于耐熱溫度約為260攝氏度的灶具等。微波爐的內(nèi)襯要求采用耐熱溫度為550至600攝氏度的耐熱預(yù)涂層材料。針對(duì)此類(lèi)用途，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)既耐熱又有良好成形性的不銹鋼。
添加氮可以提高無(wú)錫不銹鋼的強(qiáng)度和韌性，改善耐蝕性。從1988年到1998年的10年間已經(jīng)召開(kāi)了五次相關(guān)議題的國(guó)際會(huì)議。采用AOD冶煉的高錳奧氏體不銹鋼中的氮含量最高達(dá)0.5，如Carpenter的18-18plus;采用加壓ESR法可以將氮含量提高到1左右，如JSW的18-18N。在Ni-Cr不銹鋼中氮的溶解度相對(duì)小一些，采用加壓ESR法冶煉的奧氏體不銹鋼的氮含量在0.5左右，如RS561。氮在馬氏體不銹鋼中的溶解度最小。目前，不僅需要研究不銹鋼中氮的溶解度對(duì)性能的影響，更需要研究向不銹鋼中添加氮的既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。