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如何提高造船、化学等工业设备上耐低温不锈钢管的冲击韧性

文章出处:浙江不锈钢钢管 网责任编辑:温州不锈钢管编辑:浙江德邦钢业 编辑

    在造船工业和化学工业上有时需要一些能耐低温不锈钢管来制造机器零件。特别在冰冷地区工作的部分机器零件,更需要由耐低温的不锈钢管来制造。 

        一般的不锈钢管和低合金钢在常温下都具有比较好的冲击韧性,但当温度低于零下40℃时就变得发脆。这样由韧性到脆性的转变是各种不锈钢管和合金的通性,只不过是不同的金属转变温度有高有低而已。钢的耐低温性能,通常以韧性转变脆性的温度(称为韧性——脆性迁移温度)来衡量。有些国家规定,不锈钢管的冲击韧性的最低标准是20焦/厘米2,低于此标准即作为脆性材料而不允许当作钢材使用。    往不锈钢管中加入合金元素,能改变脆性转变温度,图9-12和图9-13表明各元素对迁移温度的影响。由图可见:硫、磷、碳、铬、铜、钼等元素是使转变温度升高的,从提高不锈钢管的耐低温性能的角度来看,这些元素是有害的。铝、钛、钒等元素在加入量不多时,对转变温度没有显著的影响,而镍和锰则使转变温度降低。因而对提高不锈钢管的耐低温性能是有利的。    在生产上使用的耐低温钢有两种:一种是要求在较低的温度(由于冰冷天气所造成的低温一般要求达到-40℃)下使用而不变脆的钢种,例如轮船的艏柱和艉柱就需要用这样的钢来制造。为了满足这样的要求,不锈钢管厂可以往钢中加入1—2%的镍或提高钢的含锰量至1.5—2.0%。锰对钢的冲击韧性的影响见图9-14。由图可见,随着含锰量提高,钢在低温下的冲击韧性提高了。另一种情况是要求在极低(一般要求低于-150℃)的温度下使用而不变脆的耐低温不锈钢管,这种钢通常称为深冷钢。例如一些超低温制冷设备上的零件等需要用这样的钢来制造。目前作为深冷钢使用的主要是含镍9%的合金钢。图9-15表明了钢中含镍量对冲击韧性的影响。由图可见,随着含镍量提高,低温使不锈钢管的冲击韧性下降的作用逐渐减小,当含镍量达到8.5%时,低温的有害作用就比较小了。

      这种钢在-180℃的低温下,仍具有不低于29.4焦/厘米2的ak值,完全能满足一般工作条件的要求。这种钢的金相组织和性能与钢的含碳量有很大的关系,(图9-16)。对于含镍9%的钢,当含碳量为0.25%时,在平衡状态下得到的金相组织应该是奥氏体+铁素体,但是铸造条件冷却较快,使得奥氏体一一铁素体转化来不及进行,而得到的单一的奥氏体不锈钢管。这样的钢具有很高的冲击韧性和一定的强度。当含碳量提高到0.55%时,钢的金相组织中出现碳化物,使得钢的冲击韧性下降。当进一步提高含碳量至0.85%时,钢的金相组织中出现渗碳体和石墨,使钢的冲击韧性降得很低。因此,不锈钢管厂在生产上对深冷钢的含碳量控制在较低的范围,一般是在0.20%以下。

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