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不鏽鋼的發展曆史

日期:2025-05-12 17:58
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不鏽鋼的發展曆史  不鏽鋼的發展曆史

中華名族是世界上*早冶鐵煉鋼的國家,我們的祖先遠在三千年前就掌握了一些冶鐵、煉鋼、鑄鍛和熱處理的技藝,比歐洲各國要早1700多年,對世界文明與人類進步作出過重要的貢獻。

  鋼鐵對於現代化的工農業生產、交通運輸、國防乃至人民生活來說,已成為*基本、*重要的材料。當前,儘管各種新型的無機材料和有機合成材料已得到很大發展。但從生產成本、廣泛的適用性能等方麵來看,它們還遠遠不能取代鋼鐵。因此鋼鐵的生產能力仍不失為衡量一個國家國力的重要標誌之一。

  鋼鐵材料之所以得到如此廣泛的應用是因為鐵礦礦藏集中,貯藏量大,開采、冶煉比較經濟,鋼鐵半成品冷、熱變形能力強。製成品具有優良的力學性能(強度,塑性及抗衝擊能力)和加工性能(切削,焊接、冷變形等)。但是與矽酸材料、高分子合成材料及某些有色金屬相比,它的*大的缺點是:在大氣或酸、堿、鹽等各種介質條件下,易於因腐蝕而失重損耗,乃至完全破壞。
 

 

1.不鏽鋼的研究與開發

    儘管鋼鐵材料防鏽的方法很多,但對要求材料整體都有防蝕性的某些機械零件、化工容器、生活用品及其它特殊用品(如醫療用的針、手術刀具,鉗和假牙等)來說.添加合金元素提高鋼鐵耐腐蝕性能的方法無疑是*吸引人的。不鏽鋼的誕生和大多數科研成果一樣,並非個彆人的研究結果,而是許多冶金工作者長期努力、互相借鑒,不斷研究的結果。*後於本世紀初,在社會已具有一定的物質生產條件(主要是低碳鉻鐵的製成)以及理論研究已取得進展(主要是鐵鉻合金中碳耐腐燭性的影響),而產業部門又急需的情況下,不鏽鋼才應運而生了。從開始研究不鏽鋼到初步研製成攻(1797~1910年)經曆了整整一個世紀。

    在本世紀初,由於理論的進展和工業發展的需要,幾乎在同時好幾個國家都研製成功了不鏽鋼。

    1913年H.Brearley 在研製艦載炮炮筒用鋼時發明了可硬化的不鏽鋼,並發表了題為《耐蝕性取決於熱處理和合金成分範圍》的論文。從此可硬化的鐵-鉻-碳合金作為實用性的不鏽鋼而誕生了。這就是具有淬硬性的那一係列被稱為“馬氏體類不鏽鋼”的不鏽鋼。他們的研究結果表明,這種鋼的成分範圍是:C<0.70% Cr=9-16%,其中0.35%C,13%Cr的鋼主要用於製作刀具,即現在的3Cr13(AISI420)鋼。

    1911年C.Dantsizen在從事電阻絲研究時研製了一種鉻含量同Brearley鋼相同。但碳含量較低並具有極低硬度的材料。1914年,他提出鋼的成分範圍應為: 0.07~0.15%C, 14~46%Cr,這是一種低碳鐵素體Cr13係不鏽鋼,其成分與目前的1Cr13相似。

    1924年 F.M.B.eeket研製了一種含鉻量更高(含 25~27%Cr)的不鏽鋼,相當於目前的鐵素體不鏽耐酸鋼(AISI 446)。在此同時,與鉻-鐵係不鏽鋼組織完全不同的鐵一鉻-鎳係不鏽鋼也得到了發展。

    1909~1912年,E.Maurez和 B. Stauss在研究熱電偶保護套管用鋼時,對高鉻鋼及鉻-鎳鋼進行了對比分析。結果在1912年將耐蝕性很高的鉻-鎳不鏽鋼商品化。他們將高鉻的馬氏體係不鏽鋼命名為“V1M”,而將奧氏體係的命名為“V2A”。後者就是今天的18-8型不鏽鋼的雛型,當時它的成分範圍是:0.25%C,20%Cr和7%Ni。後來通過對V2A鋼的耐蝕性、加工性和機械性能不斷進行研究,使之發展成為現在的 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼(AISI 302、 304)。

    1910~1914年,作為現代不鏽鋼基礎的1Cr13~4Cr13, Cr17-Cr28, 18-8等馬氏體、鐵素體和奧氏體不鏽鋼都先後問世,可以說經曆了一百多年的研究,人類終於找到了具有工業實用性的不鏽鋼雛型。從此以後,不鏽鋼的研究隻是在腐蝕理論方麵不斷深入,並按日益增多的使用要求,對成分作了適當調整,從而又發展了不少新的鋼種,因此可以認為,不鏽鋼誕生於1910~1914年,而這以後的 70年,隻是在此基礎上不斷發展完善。

2.不鏽鋼鋼種的發展

    1910~1914年誕生的組織分彆為馬氏體、鐵素體和奧氏體的不鏽鋼,從化學成分來看,主要屬Fe-Cr和 Fe-Cr-Ni兩大體係。從**次世界大戰結束到**次世界大戰結束的近三十年中(即1919年至1945年)。隨著各種工業的發展,不鏽鋼為適應工作條件而發生了分化,即在原來兩大體係三種組織狀態的基礎上,通過增減碳含量和添加多種其它的合金元素而衍生出了許多新型的不鏽鋼。從二次大站結束直至目前為止的三十多年中,主要為適應抗海水或鹽類腐燭,吸收Y射線及中子、獲得超高強度、節約鎳等需要而發展了抗點蝕不鏽鋼、原子能工業用不鏽鋼、沉澱硬化不鏽鋼和錳氮代鎳不鏽鋼。近年來.為了解決奧氏體不鏽鋼的晶間腐燭和應力腐蝕問題,又分彆發展了超低碳不鏽鋼和超純鐵素體不鏽鋼。目前,已投入市場的不鏽鋼的品種已達到230種以上,經常使用的也有近50種,其中約有80%是奧氏體不鏽鋼(18鉻-8鎳)的衍生物,而其餘20%則是由13鉻鋼演變而成的。關於不鏽鋼鋼種的*主要的研究和發展是集中在兩個方麵:    ◆ **個方麵是改善鋼的耐腐蝕性,其中對18-8鋼晶間腐燭問題的研究,不僅發展了鋼種,提出了解決這個間題的工藝方法。還促進了有關不鏽鋼的鈍化和腐蝕機理的研究。

    ◆**個方麵是發展高強度不鏽鋼(即沉澱硬化不鏽鋼),這種鋼是二次大戰後隨著航空、航天和火箭技術的進展而發展起來的。其中半奧氏體沉澱硬化不鏽鋼具有優異的工藝性能(17-7PH類),固溶處理後極易加工成形,且隨後的強化熱處理(時效處理)溫度不高。變形很小,在美國這種鋼多用於航空結構,並已大量生產,各國也都有類似鋼種投入使用。
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