D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1960.06.003 -9- 節約鎳的奥氏體不绣鋼的研究 金相然皮理教所轧金扇物埋教研組電冶金教研姐 (一)籍 雪 奥氏体不绣翔以有浒多优良性能：耐蚀性高、滿意的力学性能、优良的工艺性能（焊接 性等)。所翻18-8型的舆氏体不绣（即1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti等鳏号），在世界各国已 得到广泛的应用。唯其含有酸多的鎳(8~9？，)，而鎳是我网目前极威缺乏的資颜。为使我 国冶金工业部門能以更多的臭兵体不锈鋼供給日徐发展着的化学工业、石油工业、国防等部 門，加速我国会主义建設，于是，結合我国資源情况研究不今鎳或少含鎳的奥氏体不绣鋼 的工作就具有-十分重要的意义。 氮是强烈的奥氏体形成元素，鳐能稳定奥氏体粗藏。这指了用氨利和猛代持奥氏休锈 鍋中的樂以形成稳定的奥氏体紅觳的可能性，这种藏可以使不锈鲡具备优良的力学性能和 工艺性能。但是，谢蝕性主要取决铜的成份在腐蚀介質中的稳定性以及可能华的能化作： 川，面与鋼的晶体棒造的关系胶少〔1]。 [国外门行歌多关以氨及鳐代替奥氏体不绣钢中的鎳的研究工作〔2-5〕。这些工作一致 指出Cr一Mn-N及Cr一MIn-Ni-N奥氏体不锈鋼的力学性能与I8-8犁Cr-Ni奥氏体 不绣鋼相似，由于氮的存，前者还具备皎高的屈服强度。从这些工作中可以看出鎳改艋的 含量与鋼的耐蚀性的关系：图1及图2分别农示H出鎳及鳐对不绣鋼在祧騰的65%HNO3中的 衡触速率的影响，而图3及图4则較为系就地衣示出鎳及蜢的交互影响。这些精果一致地指 出了鎳能提高不绣鋼在硝酸及硫酸 8 的耐蚀性，还表明了当鎳超过5时， 这种好的效应並不显著。此外，錳並 1.5 不能提高不绣钢在硝酸及硫酸中的耐 速 52 触性：，反面稍有降低。最近的所究結果 〔6〕也証实了这种黏論，並指出在蟻 酸、醋酸及氩氧基醋酸中，Cr-Mn-N 及Cr一Mn一Ni一N不锈鳏的耐蝕性 則較18一8型鉻鎳鋼优越。 苏联以氨代鎳的研究工作秸果指 出〔7]，从形成完金奥氏体粗裁方面 01 2 3 56 若虑，18-8型不绣翔中的96鎳可能 N,% 用5%鎳及0.15~0.206氨来代替； 圆 ：鋼中染含量對I7一10Cr一MIn鋼在沸腾的 他們並对这类代用期花65分酸中的 65%HNOg中的腐蚀速率的影誓〔3) 腐触速率进行了测定。 根据以上的考虑，我們浒究了Cr-Mn-N、Cr-Ni-N及Cr一Mn-Ni一N三种类型
外 约 娘 的 奥 氏 艘 不 铸 钢 的 研 究 全 相 热皮 理 教研舰 全 属物 理教研姐 雷冶 金教研姐 一 褚 言 奥氏 体 不锈铜其有补 多优 良性能 耐触性 高 、 满意的 力学性 能 、 优 良的工艺性能 焊按 性等 。 所剐工 一 型的奥氏 体 不锈酮 即 和 等 锅号 ， 在世界各 国 已 得到广 泛的应 用 。 唯共含有政 多的镍 一 ， 而镍是我 国 目前极感缺乏的查源 。 为 使我 国 冶金工 业部朋能以更 多的奥氏体 不锈剔供拾 日盆发 展着 的化 学工业 、 石油工业 、 国防等部 阴 ， 加 速我 国社会主 义建投 ， 于是 ， 粘 合我 国查源情 况研究 不含媒或少含镍的 奥氏体 不锈铜 的工 作就具有十分重要的 意 义 。 氮是强烈 的 奥氏体形成 元索 ， 锰能稳定奥氏体粗撤 。 这 指 出 了用 氮和锰代村奥氏体 不锈 剔 中的教以形成稳定的 奥氏体粗撒的 可能 性 ， 这 种粗被 可以使 不诱铜具备优 良的 力学性能 和 工艺性能 。 但是 ， 耐蚀性主耍 取决 于铜的 成份在 腐触介 鬓 中的稳定性以 及 可 能产件 的纯化 作 用 ， 而与 绷的 晶体磷造 的 关系较 少 〔 〕 。 国 外 已 有静 多关 于以 氮及锰代替奥氏体 不 锈剔 中的镍的研究工作 〔公一 〕 。 这些工作一致 指 出 一 二 及 一 。 一 一 舆氏体 不锈细的 力学性能与 任 一 型 一 奥氏体 不锈细相似 ， 由于氮的 存礼 ， 前者还具备蛟 高的 屈服强度 。 从这些 工 作 中 可 以看 出媒及锰的 含量与 铜的耐触性的 关系 图 反 图 分别 表示 出镍 及锰对不锈铜在佛脱的肠 中的 腐蚀速率 的 影响 ， 而图 及 图 则校为 系抗地 表示 出踉及 锰的交互影响 。 这些 拮 果 一致地指 腐如连布太 嘛扮 魂 出 了镍能提 高不锈瑚在稍酸 及硫酸 中 的耐蚀性 ， 还表 明 了 当镍超过 时 ， 这 种 好的效应 亚不显著 。 此外 ， 锰亚 刁 能提 高不锈铜在稍酸 及硫酸 中的耐 触性 ， 反而稍有降低 。 最近的研先拮架 〕 也征实 了这 种桔 谕 ， 敛指 出在 曦 酸 、 酷酸 及氢氧基酉昔酸 中 ， 一 及 一 一 一 不锈铜的耐触性 较 一 型路镍细优 越 。 苏联 以 氮代镍的研究工作桔果指 出 〔 〕 ， 从形成 完全奥氏体粗撤方面 十者卜 今 ， 沁 歹 考虑 ， 一 型不锈剔 中的 镍可 能 用 镍及 氮来 代替 ’ 他们业对这 类代用铜在 稍酸 中的 腐触速率进 行 了测 定 。 根据以 的考 虑 ， 我们研先 了 一 。 一 翎 中疾含 量封 一 一 翎在沸腾 的 中的 腐 鼓速牟 的 影半 〕 、 一 一 反 一 一 三种类型 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1960．06．003
10 丽院学根 4,75 镇 0.6 眸 年 3 2 6 /4 Mn b 词2辆中蜢含堂對含17.5%Cr和4%Ni的不绣在沸腾65%HN0?的 中的腐欧速率的影警〔3) 10 TTT /8 a.18 8 a21 ”6 2124 C242: 027 021 0.30 4 0.30 a30 e30 0,3 0.45 054 02 6· Mnle 1012.14 倒8 含18%Cr,0.050.086C和0.120.152%N的Cr-Mn-Ni-N 阴在沸腾的656HNO3屮的腐红速率〔2〕（開中数字是府使速率） 10[a3T1- 8 a06 腐勉逸年克条 Qs 4g9 65415 018 0.15 21031 a12 998,21 6 05 27 众6a2学 a27 2张 a54 00 0.'4 2 4· 6 12 么 问4含18%Cr,0.05~0.089%C和0.12~0.156N的Cr-Mn- Ni-N纲在不含空气的109，H,S04(70°C)中的：速率〔2]o (阴中数字是席仲速率)
口 口 ， 曰 曰 一 一 胡 院 李 报 认节 准 、 壑 众‘ ‘ 念二 今 一一一 赞 ‘ 乎 召 ， 飞 圆 姻 中从含 爹封含 和 的 不 锈 伽 在沸腾 刻方 。 的 中的 腐掀 速 率的 彩弈〔 〕 一 ‘ 一 刀属藻葫粼 一 犷一 区嵘︸ 叮 。 右卜拼 勺 众 之， 认 今 。 到口 认孟 · 了户 ‘ 于一 “ 甲 卜一 么了。 二 口 二 吼 。 似 于 。 ” 铲 礴犷 只必 。 犷 二 ， 一丰止习匕‘ 土一上一 今 石 了 佗 乎 脚。 凡 同吕 含 ， 币 乎 。 的 一 一 一 钢 在沸腾 的 纤 。 中的 腐 处 速率 〔 〕 圆 中教 字是庸 鼓 速率 蔺而 一「 一 介 才 ‘ 一 叹漏遥 一 争蔗 一 ‘ 一 一 氏 ‘ 一 仲 翻‘ 吞万东曦女当 吞竺， 衬 。 食 户‘ 冬 吞 荟 。 立么‘、 七 子 ’ “ 圣了 ， ‘兮 。 缸 。减 。刃 ， 扮‘万 冷 衣 孟 口 夕 夸 、 三右 众 皿 二 众 石 曦宕 夺 一 白 坎子 众 到 李少 二 叮夺 众今 一 七… 含 ， · 占 ， ，之 产勺 九 心 右扫 月 含 乡 ， 夕、 和 勺 尹舀 的 一 一 一 姻在 不 舍 空 气的 多。 通 中的腐 鼓 速率 〔 〕 。 中数 字 是 庸鼓 速率
节十三期 -11- 不秀弱的耐使性：。成价的设計零为」文京上的关(2〕〔4〔8〔9)，它啊的范园知安1所 示。 1 头驗的：要设舒成份（重最。） 类 型 Cr Ni Mn N Cr-Mn-N 0.050.10 17.0/I7.5 14.0/15.0 0.35/0.40 Cr--Ni-N 0.05/0.10 17.0/17.5 4.5/5.01.0/2.0 0.15/0.20 Cr.-Mn--Ni--N 0.05/0.10 17.0/17.5 4.5/5.07.0/8.0 0.15/0.20 为了提高酸鋼的耐触性能，在表1所列的成份基疆上，还加入了銅、钼、硼、、稀 :、钛等元素，企图刷定它們的效应。 銅在不绣鋼可以促进鳏的纯化，堤高铜的耐蝕性，尤共可以提高銀对稀陇酸的耐触性 〔10)〔11)。制还能大1阴区，行助于得到奥氏体锇。 细也可以扩大不绣钢的纯化范图，减弱点图蚀傾向；可提高鋼在下列介質中的耐触性： 「1以]：①高温及高压的随设及瓶硫溶液：回打机酸蒸汽；（③行少量流、酸或其它卤兼 化合物的滨汽或溶液；④漂热的磷酸溶液；回高温的脂肋酸。 竹铺与钥时加入不每时，于鋼在硫农中的耐蚀性的提高尤为显著[8]〔14)。 从理命上芳虑，山于可能聚华：晶粒边界，有助于降低品間腐蚀倾向。A.A.牙cKeB4的 究工作指出〔7〕：在：Cr18N7N不绣（舍0.060.079C,0.2009%N2)中m人微量 (0.014~0.020?6)的翻，可以是的品間腐蚀性能，们简米做到完全消除品間腐蚀傾向。 第是我国宿有的元素。交献中份指〔I5):在Ni一Fe一Mo奥氏体合金中加入銻馆 捉高耐蚀性，並指翰的合比不应超过让2？，。H.I.ToMatoB〔10〕認为：由于盆在銻上析出 时的超电压較高，故少，量的第人硬潮中（加入是0.01一0.1）可以提高铜对非氧化酸的耐 蚀性。此外，灰口鑄铁中加入绿，可以使每卖在室温的盥酸(1.8和10)中的腐触速率降 低20~60f倍15]。 不等霸小加入稀士企酚珂以改辩的蚀性和热稳定性，提高氯的冲击骸性〔17〕。此 外，典氏作不锈翎中加入桥上金國，可以改海铜的热加工性〔18)。 足量的钛加人不秀ti可以滑除品聞蚀倾间，所以我們在Cr一M一Ni-N鋼的基硎 上：去掉氨面入了然。塌中不训氨是为了避免小成氮化钛减低钛的效应。 (二)窖驗材料 (1)铜的冶煉与搁的化学成份： 实验銅及比皎纲削化学成份如表2所示。 除实险C1,C2,C3,C4叫城号和1北胶“2C4'是由本溪广冶煉、比皎鋼1Cr18N9和 1Cr18Ni9Ti由無順钢一生产的以外，共余谷烛缨部是木院电冶金致粗用威应电姐在美砂 堝中治煉的。 (2)鋼的缎造和軋制： 只有部分实验潮解过了锻造，其娼号改：造制度如表3所示
第 一 一 三 期 一 不诱蜘的 耐触性 。 成份的 设舒 飞考 ‘ 文献上的 仃关 相图 〔 〕 〔卯 〔 〕 〔例 ， 一 它 们的 范困如表 所 不 文尉胡的三三耍 ‘次新成份 重最 几 乡 一 一 一 一 一万 一 一 州 司 阳 夕 ﹄阵阵… 为 了提 高实城 铜的耐触性徒 ， 在 狡 所列 的 成份基础 上 ， 还加入 了铜 、 翔 、 硼 、 鸳 、 稀 士 、 教等元 素 ， 企图确 定它 护的 效应 。 胡 守不 锈铜 小 可以促进 剔的此化 ， 提 高细的耐蚀性 ， 尤共 可 以提 高铜对 稀硫酸 的耐触性 〔 〕〔 〕 。 俐 还能 扩大 ， ， 扣 区 ， 有 助 一 于得到贝氏 体粗搬 。 如 也‘了以 扩大 不 诱幼的纯化 范圈 ， 诚 弱点 腹蚀倾 向 可提 高剑 在下 列介熨 中 的 耐 触 性 「招 〕 ① 高淑及 高 压 的硫酷 及 亚硫酸派 液 ④有机酸 蒸汽 ⑧含有 少 一 鼠氧 、 岔陪 或其它 由紊 化合物 的 燕汽 或裕 放 ④ 淤热 的 磷敌落放 。 高温的 脂肪酷 。 ‘ 约铜 与胡 田讨加 人 不挤剔 中时 ， 对 ‘ 一 飞铜在硫敌 中的耐触性 的 提 高尤 为 显著 〔玲 〕〔别 〕 。 从理 渝上考 虑 ， 由于硼 可 能 聚集 右 晶粒边 界 ， 有 助于降低 晶 周瓜敛倾 向 。 ‘ 只 。 。 的 研究 工 作指 出 〔 〕 在 不锈刘 含 一 。 ， 名 中 加 入 微 量 一 肠丫内硼 ， 可 以提 高报 的 耐 品 周 公蚀性能 ， 仇 内未做 到 完全消 除品 周腐触 倾 向 。 绿是 我 国 官有的 元素 。 文献 中什指 出 〔 〕 在 一 一 奥氏 体 合 金 中 加 入甥能 提 高耐触性 ， 兹指 出蝇 的含虽 不应 超过 知 。 月 二。 。 〔 的 韶 为 由 于氢在瞬上析 出 时 的超 电压枝 高 ， 故 少介赶的蛛加 入 碳别 中 加 入 见 。 可以提 高剔对非氧化酸的耐 沁性 。 此 外 ， 灰 赫敛 中加 入 蛛 ， 可 以使 赫公在 室温 的 撇酸 和 知 中的 麟触速率 降 布氏 一吕 于乡〔 〕 。 不锈绷 中加 入稀 卜金属 可 以 改粉报 的耐乖少比和 热稳 定性 ， 提 高规 的 冲击权性 〔 〕 。 此 外 ， 奥氏 体 不锈铜 中加 人 稀 卜金脱 ， 叮 以 改落衬 的 热 加 工性〔 〕 。 足最 的林加 入 不诱剑 手 ，可 认消除品 周衡触倾 向 ， 所以 我们在 一 。 一 补 一 铜的某础 上去掉 氮 而 加 入 了欲 。 胡 中不 加 氮是 为 了避见生 成氮化抓诚低抹的效应 。 二 蜜脸材料 乡荆 的 冶辣与锅的 化学成份 实 蛾捆 反 北幢铜 的 化学成份如表 所示 。 除实输朔 ， ， ， 四 燃号 山热顺诩厂生 产的以 外 ， ， ， 四 姚号 和 比校铜 “ ’ ’ 是 由本溪铜 厂冶辣 、 此蛟铜 和 ， 典 余 并熔胭都是木院 电冶金教研粗用威应 电煌在瑛砂 琳锅 中冶辣 的 。 铜 的锻造 和札制 只 有部分实脑剔握过 了锻造 ， 共燎号 及锻造制度如表 所示
12 销院率报 表2 实驗鋼友此較用跟的化学成份 (a)实驗鲫 帽 化 学 成 份 号 C Mn Si Cr Ni N2 Cu M。 B Sb 稀士 P S 1 0.0913.96 0.3417.56 0.25 0.027 0.011 2 0.0912.65 0.3317.09 0.25 1.53 0.030 0.010 40.0814.22 0.4915.49 0.26 1.28 0.027 0.012 5 0.0814.060.3616.63 0.26 1.29 (≤0.035) (≤0.03) 60.0814.22 0.3416.66 0.25 (1.5) 1.5 0.0028 0.014 100.06 L.340.8414.454.770.15) 1.12 0.007 (≤0.03) 正 0.061.00.2315.74.740.16 1.50 0.009 0.018 13 0.06 1.32 0.2315.684.80 0.13 1.2 1.60 0.009 0.019 14 0.04 1.37 0.8215.694.85 0.18 1.09 .54 (≤0.035)（≤0.03） 15 0.05 1.490.3315.524.75 0.16 1.30 0.02 0.009 0.019 1 0.05 1.28(0.3)14.324.50 0.13 1.46 1.49 0.02 (≤0.035)（≤0.03） 0.05 1.55(0.3)15.504.71 西 0.014 (≤0.035)（≤0.03） 0.0814.8 0.3618.07 0.37 0.02 (≤0.035) ≤0.08) 20 0.0914.8 (0.8)17.60 0.38 0.03 (≤0.075)≤0.03) 21 0.0715.2 0.2817.95 0.37 0.02 0.025 0.008 22 0.0915.3 (0.3)17.80 0.42 0.5 0.024 0.001 0.0815.4 (0.3)17.54 0.38 1.22 1.50 0.03 ≤0.035)（≤0.08） 0.0915.3 0.3717.98 0.40 1.80 1.6 0.03 ≤0.035)（≤0.03） 25 0.0814.6 0.3717.23 0.38 0.024 0.014 25 0.0914.6 (0.3)I7.52 0.38 L.42 ≤0.035)≤0.03) 27 0.0S5.0(0.3)17.54 0.38 1.34 (>0.035)(≤0.03) 28 0.014.6(0.3)16.93 0.39 1.29 1.36 (≤0.035)（≤0.083） 020.071.5)(0.8)20.095.57 0.21 (≤0.035)（≤0.03） 0110.054.68(0.3)18.42 0.4e (≤0.035)（≤0.03） 0120.04(1.5)0.3)17.163.98 0.19 (≤0.035) ≤0.03) C10.1y7.490.4118.0 4.64 0.28 1.34 0.011 0.10 C20.097.850.6118.214.8 0.27 0.02 0.012 0.008 C30.0918.25 0.3818.97 0.55 1.58 0.022 (≤0.03) C40.0812.87 0.2720.75 0.47 一 (0.005 0.032 (≤0.08) C70.087.460.3)19.425.11 Ti0.64 ≤0,035) (≤0.03)
一 么 一 姻 院 祭 权 表 实肪铜 实场锅 及 比较用剔的化学成价 坡 化 经关 成 份 稀士 ‘ ， 盯 盯 冬 二 一︸一一︸ 一一︸︸ ︸︸ … 一 号 臼叫 ·州 一 · 扮 扒 。 那 灯 公 ， 汪 罢。 … “ … 一了 ‘ 只 器 册 」 折 · 郡 ‘ · “ 田 ， 三 韶 生 二。 胎 二玉三返 了、 、 ‘‘、‘、、‘厂厂、产 、 、 、、 三玉生兰 脂 户 ‘ 、 ‘、了‘ 、广‘ 、 一 了、 门名 习亡曰月 声 胎 邵韵 了嘴土山 印︷了人 川氏曰月 昭 伪汗 】 一 门‘ 胎 ‘ ‘又广、厂 三” · 胎“ 幼 咬二 咬丛 ， 、 夕、、 少、少 护少、、 ︸、，八︼户 、声 、， 、了、 三 韶 三。 昭叱皓沁 ， 三玉 产、 沙了、 、， 了、 一 、 卜 ‘ 了、‘ 、 一 劝 一一一 … 一一一 一一一︸一代口之息 ︸一︸一一一一 一︺孟︸了 ︸护﹄ ︺ · 一嘴上牛人嘴了上，心孟一︺ ，︸︸工︸︸ 占上了上了，育土 ﹃ 一、声、 ‘ 勺︸ 艺 · 盯韶器哭玲招始拐 洲邵弘 分 〔 · 盯 劝 咬 劫能 二 昌 逸交 艺 三 · ” 三 戈三 仁三 器跳盯邵似招巧 ” 盯 。 返 感 压 三 一工 上呀 的 自通 一 丛。 ， 玉
第十三期 (b)比皎用鋼 代 号 鋼 号 Mn Si Cr Ni N Ti 91 ICr18Ni9 0.08 1.800.418.G610.62 0.0240.007 牙1T 1Cr18Ni9T 0.121.180.6717.5110.65 0.90.017 0.008 204 1Cr18Mn7Ni5N0.098.990.52i18.284.570.0 0.0080.0i9 註： (1）表中括豌内的数字是欲計成份。 (2)表中所有朝的硼含量，都是换顺纳敲光語分析的。 (3)表中除C1,C2,C3,C4等城號和1CrI8Mn7NiN纲是由本溪钢成分价， 1Cr18Ni9和1Cr18Ni9T钢是由换顺钢戚分折的以外，其余成份都是由本院中心化除室分析 的° 我3 实验到的锻造制度 媚 予热温度 加热湿耍（即开 保温吋 C 鍛温度)，C 周，分 憝發温度，( 1,2,4,5,6,10,11,18, 600 1150 14,15,16,18,C3,C4 60 850-900 02 600 1230 30 1000 011 G00 1150 60 850-900 012 G00 1100 0 850-900 註：其屮C,C4雨嘘钢在本院道行鞭造之前，在本溪锅麻姬遇熱加工。 过锻造的1术过般造的各城皆礼成~5毫米的板。儿制制如表1片斤示。 发4 关数斜的軋制制度 子热温 加热温度（即 斤軋温度〉， 保温时 整札温度 每永最大压 爐 周，分 下量，9o 4 1,2,4,5,6,10,11,18, ·10 14,15,16,18,C,C4 550 I150 60 950-1000 20,21,25,26,27,28 500 1170~1I75 40 1000 l上 22,28 治製媚 1i75 80 950-1000 同上 19,24 1100。C匀热80分鲸后 500 :I175℃保温30分鐘 -1000 同上
第十 三 期 比蛟用剑 代 号 叨始 一 ﹃ ，夕一，工 一 ︸月苦 …… 只 只 叮 “ · “ ‘ · 一 · 工” · “ ’ 一 ” · ’ ” · “ · ” · 之” … ‘ 生 让 乡表 中括 芜 内 的 数 字足钦 针成份 。 表 中所有翎 的 硼 含 量 ， 都 是 换 顺 姻 康 光语 分析 的 。 吕 表 中除 ， ， ， 等 波 镜 和 铜 是 由 本涣 自月，毅分 析 ， 和 钢 是 由 换 顺 钢 底分 析 的 以 炸 ， 其 余成份 郑 是 由 本 院 中心 化 脸 室 分 析 的 。 表 实驭剔的缎造 制度 旅 予 热温度 加 热温度 即 开 。 锻温度 ， “ 保温 时 同 ， 分 东多锻温变 ， “ ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 一 器 加 ﹃ 肋 工 让 其 中 吕 ， 雨 坡 姻 在本院 这 汀梁 造 之 沂 ， 在本 澳 如 底 经 遏 热加 工 。 枉过锻造 的 和才枉过跋造的 各旅 锅苦礼 成月一 毫 米厚的 板 。 礼制制度 如 戎 所示 。 表 实撇剑 的申的尤制度 波 予 热温 度 加 热温度 开 丰 温度 ， 保温时 司 ， 分 籍札温度 每 次最大 压 一 了五轰 ， 如 ， ， ， ， ， ， ， 吕 ， ， ， ， ， 召 ， 三 ， ， ， ， 盯 ， · 。 ， 冷坡燎 泛 卜 同 匕 拍的一 ， 工 。 匀热 分筑后 在 “ 保温 分技 ， 工 同 色