鐵素體不銹鋼工藝簡(jiǎn)介
    鐵素體不銹鋼在日本各大鋼鐵公司自上世紀(jì)70年代中期以來經(jīng)采用大型AOD和VOD精煉設(shè)備，在工業(yè)規(guī)模上以很低的成本大批量生產(chǎn)一系列低〔C+N〕含量超純鐵素體不銹鋼。經(jīng)過十多年的歷史，工藝流程日趨完善，精煉技術(shù)日益成熟，所生產(chǎn)的各種牌號(hào)超純鐵素體不銹鋼在許多方面的應(yīng)用領(lǐng)域里已逐步取代了奧氏體不銹鋼。

鐵素體不銹鋼不含Ni或僅含少量Ni，與奧氏體不銹鋼相比較，生產(chǎn)成本較低。鐵素體不銹鋼冷加工硬化傾向較低；導(dǎo)熱系數(shù)高，為奧氏體不銹鋼的130%~150%；線膨脹系數(shù)低，僅為CrNi不銹鋼的60%~70%；其耐氯化物應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能優(yōu)良。雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但鐵素體不銹鋼存在的一些嚴(yán)重缺點(diǎn)限制了它的使用。其大缺點(diǎn)是韌性不足、晶間腐蝕敏感、焊接性能差。

研究表明，鐵素體不銹鋼工藝這個(gè)問題主要是由間隙元素碳、氮所致。由于碳、氮在鐵素體中的溶解度很低且在體心立方晶格中的擴(kuò)散速度快，故在鐵素體鋼中極易生成碳化物和氮化物，造成晶界貧鉻和晶間腐蝕。實(shí)驗(yàn)表明，通過降低鐵素體不銹鋼中C+N含量，就能夠顯著改善其腐蝕性能，力學(xué)性能和焊接性能。以26Cr1Mo鋼為例，當(dāng)C+N<(100~130)×10-6時(shí)，焊接后就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕；當(dāng)C+N<(60~80)×10-6時(shí)，可在惡劣的點(diǎn)蝕環(huán)境中使用；當(dāng)C+N<65×10-6時(shí)就能夠不產(chǎn)生低溫脆性。因此，超純鐵素體不銹鋼是現(xiàn)代鐵素體不銹鋼的發(fā)展方向，一般要求C+N<150×10-6這樣的低間隙元素含量，而且需要添加鈦、鈮、銅、鋁、釩等微量元素，以改善其性能。近年來，通過降低鐵素體不銹鋼中碳、氮含量和優(yōu)化鉬、鈦、鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，發(fā)展了一系列性能優(yōu)越的超純鐵素體不銹鋼。

鐵素體不銹鋼在冶煉過程中需要采用真空冶金手段，盡可能降低鋼液中的碳和氮，這是超純鐵素體不銹鋼冶煉時(shí)的核心問題。現(xiàn)有的不銹鋼精煉方法，如AOD，VOD，VCR，等等，將碳降到50ppm以下在技術(shù)上已不存在困難，但要將氮降到50ppm以下，卻很困難。因此，超高純鐵素體不銹鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵是要解決脫氮問題。

鐵素體不銹鋼工藝研究工作表明：不銹鋼精煉過程中的脫氮是與脫碳過程同時(shí)進(jìn)行的，脫碳速度越高，脫碳量越大，脫氮量也就越大。在[C]<0.1的低碳范圍內(nèi)進(jìn)行真空脫碳時(shí)，脫氮速度主要決定于底吹氬氣的攪拌強(qiáng)度。常規(guī)VOD法吹氬強(qiáng)度小，因漏入空氣而有增氮傾向；SS-VOD吹氬強(qiáng)度是常規(guī)VOD的2~4倍，真空吹氬攪拌時(shí)仍能脫氮；VOD-PB法的脫碳機(jī)制不同于常規(guī)VOD的頂吹氧，其脫氮條件優(yōu)于SS-VOD。VCR法低碳區(qū)精煉階段的底吹氬攪拌強(qiáng)度是SS-VOD的13~17倍，強(qiáng)烈的攪拌大大增加了鋼液比表面積，減少了氣鋼界面上[N]的傳質(zhì)阻力，氣相中氮分壓可降0.38torr，對(duì)冶煉超低碳、氮不銹鋼十分有利。

我國(guó)在超純鐵素體不銹鋼工藝的生產(chǎn)和應(yīng)用方面與日本尚有很大的差距，我們國(guó)內(nèi)各大鋼廠應(yīng)該加快努力，克服技術(shù)難題，盡快縮短這種差距。

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