粉末冶金不銹鋼工藝
信息來源：求和不銹鋼 時間：2018-11-17 10:05:59 瀏覽次數(shù):-
不銹鋼板材在我國的產(chǎn)品上，粉末冶金不銹鋼是指用粉末冶金方法制造的不銹鋼。優(yōu)質碳素結構鋼(GB/T699-1999) 鋼中除含有碳(C)元素和為脫氧而含有一定量硅(Si)(一般不超過0.40%)、錳(Mn)(一般不超過0.80%,較高可到1.20%)合金元素外,不含其他合金元素(殘余元素除外)。 此類鋼必須同時保證化學成分和力學性能。其硫(S)、磷(P)雜質元素含量一般控制在0.035%以下。若控制在 0.030%以下者叫高級優(yōu)質鋼,其牌號后面應加“A”,例如20A;若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下時,稱特級優(yōu)質鋼,其牌號后面應加“E”以示區(qū)別。對于由原料帶入鋼中的其他殘余合金元素,如鉻(Cr)、鎳(Ni)、銅(Cu)等的含量一般控制在Cr≤0.25%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%。有的牌號錳(Mn)含量達到1.40%,稱為錳鋼。
此類鋼是依靠調整含碳(C)量來改善鋼的力學性能,因此,根據(jù)含碳量的高低,此類鋼又可分為: 低碳鋼--含碳量一般小于0.25%,如10、20鋼等; 中碳鋼--含碳量一般在0.25~0.60%之間,如35、45鋼等; 高碳鋼--含碳量一般大于0.60%。此類鋼一般不用于制造鋼管。 使用該方法制備的不銹鋼可以使顯微組織細化，合金元素的偏析減少，從而改善材料的性能。此外，還能夠節(jié)省原材料與節(jié)約能耗，實現(xiàn)低碳、綠色、環(huán)保。
中華不銹鋼網(wǎng)陸續(xù)報道:粉末冶金不銹鋼的工藝流程是制備粉末—>成形—>燒結。
制備粉末是用粉末冶金法生產(chǎn)不銹鋼的第一步，可以是水霧化，將熔融的不銹鋼由噴嘴漏孔流出，用高壓水吹散、凝固，得到不銹鋼粉末。水霧化不銹鋼粉末的松裝密度為2.5~3.2 g/cm3。也可以是氣霧化，高壓氮氣霧化粉末的松裝密度為4.8 g/cm3，粉末氧含量小于10-4。還可以采用旋轉電極制粉法生產(chǎn)球狀不銹鋼粉末。
接下來是成形。成形的壓力為550~830 MPa。
下一步是燒結。由于不銹鋼中的合金元素容易氧化，所以必須在含氧量極低的保護氣氛中燒結，如果采用氫氣或分解氨作為保護氣氛，露點應為-45~-50℃。也可采用真空燒結，燒結溫度為1120~1150℃。還可以將這些不銹鋼粉末裝入包套內(nèi)，抽真空密封后，冷等靜壓制，接著熱等靜壓致密化成材，工藝參數(shù)為1050℃，壓力2 kPa。
與普通的鑄鍛不銹鋼材相比，粉末冶金不銹鋼的合金元素的偏析小，晶粒度細小，不純的夾雜物細小并均勻分布，力學性能和耐腐蝕性能較高。特別是用粉末冶金方法生產(chǎn)的高氮不銹鋼，比高壓熔煉法成本要降低很多，同時粉末冶金高氮不銹鋼具有一系列優(yōu)異的性能，應用前景非常廣闊。普遍采用了不銹鋼材料。在不銹鋼產(chǎn)品當中，不銹鋼材料化學因素影響強度特征,但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學元素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由于其化學成分的差異，不銹鋼中厚板就有不同的強度特性。
(1)馬氏體型不銹鋼:馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現(xiàn)硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大范圍的不同的力學性能。馬氏體型不銹鋼從大的方面來區(qū)分，屬于鐵—鉻—碳系不銹鋼.進而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鎳的強度特性如下所述。
馬氏體鉻系不銹鋼在淬火—回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會降低硬度和抗拉強度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當鉻含量增加時硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火后的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,在進行低溫淬火后，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少于1%。
中華不銹鋼網(wǎng)陸續(xù)報道:在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到最大硬度值。馬氏體型不銹鋼的化學成分特征是，在0.1%----1.0%C，12%---27%Cr的不同成分組合基礎上添加鉬、鎢、釩和鈮等元素。由于組織結構為體心立方結構，因而在高溫下強度急劇下降。而在600℃以下，高溫強度在各類不銹鋼中最高，蠕變強度也最高。
(2)鐵素體型不銹鋼:據(jù)研究結果，當鉻含量小于25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降;高于25%時由于合金的固溶強化作用，強度略有提高。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進α’相、σ相和χ相的析出，并經(jīng)固溶強化后其強度提高。但同時也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強度的作用大于鉻的作用。
此類鋼是依靠調整含碳(C)量來改善鋼的力學性能,因此,根據(jù)含碳量的高低,此類鋼又可分為: 低碳鋼--含碳量一般小于0.25%,如10、20鋼等; 中碳鋼--含碳量一般在0.25~0.60%之間,如35、45鋼等; 高碳鋼--含碳量一般大于0.60%。此類鋼一般不用于制造鋼管。 使用該方法制備的不銹鋼可以使顯微組織細化，合金元素的偏析減少，從而改善材料的性能。此外，還能夠節(jié)省原材料與節(jié)約能耗，實現(xiàn)低碳、綠色、環(huán)保。
中華不銹鋼網(wǎng)陸續(xù)報道:粉末冶金不銹鋼的工藝流程是制備粉末—>成形—>燒結。
制備粉末是用粉末冶金法生產(chǎn)不銹鋼的第一步，可以是水霧化，將熔融的不銹鋼由噴嘴漏孔流出，用高壓水吹散、凝固，得到不銹鋼粉末。水霧化不銹鋼粉末的松裝密度為2.5~3.2 g/cm3。也可以是氣霧化，高壓氮氣霧化粉末的松裝密度為4.8 g/cm3，粉末氧含量小于10-4。還可以采用旋轉電極制粉法生產(chǎn)球狀不銹鋼粉末。
接下來是成形。成形的壓力為550~830 MPa。
下一步是燒結。由于不銹鋼中的合金元素容易氧化，所以必須在含氧量極低的保護氣氛中燒結，如果采用氫氣或分解氨作為保護氣氛，露點應為-45~-50℃。也可采用真空燒結，燒結溫度為1120~1150℃。還可以將這些不銹鋼粉末裝入包套內(nèi)，抽真空密封后，冷等靜壓制，接著熱等靜壓致密化成材，工藝參數(shù)為1050℃，壓力2 kPa。
與普通的鑄鍛不銹鋼材相比，粉末冶金不銹鋼的合金元素的偏析小，晶粒度細小，不純的夾雜物細小并均勻分布，力學性能和耐腐蝕性能較高。特別是用粉末冶金方法生產(chǎn)的高氮不銹鋼，比高壓熔煉法成本要降低很多，同時粉末冶金高氮不銹鋼具有一系列優(yōu)異的性能，應用前景非常廣闊。普遍采用了不銹鋼材料。在不銹鋼產(chǎn)品當中，不銹鋼材料化學因素影響強度特征,但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學元素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由于其化學成分的差異，不銹鋼中厚板就有不同的強度特性。
(1)馬氏體型不銹鋼:馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現(xiàn)硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大范圍的不同的力學性能。馬氏體型不銹鋼從大的方面來區(qū)分，屬于鐵—鉻—碳系不銹鋼.進而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鎳的強度特性如下所述。
馬氏體鉻系不銹鋼在淬火—回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會降低硬度和抗拉強度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當鉻含量增加時硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火后的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,在進行低溫淬火后，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少于1%。
中華不銹鋼網(wǎng)陸續(xù)報道:在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到最大硬度值。馬氏體型不銹鋼的化學成分特征是，在0.1%----1.0%C，12%---27%Cr的不同成分組合基礎上添加鉬、鎢、釩和鈮等元素。由于組織結構為體心立方結構，因而在高溫下強度急劇下降。而在600℃以下，高溫強度在各類不銹鋼中最高，蠕變強度也最高。
(2)鐵素體型不銹鋼:據(jù)研究結果，當鉻含量小于25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降;高于25%時由于合金的固溶強化作用，強度略有提高。不銹鋼材料化學因素影響強度特征,鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進α’相、σ相和χ相的析出，并經(jīng)固溶強化后其強度提高。但同時也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強度的作用大于鉻的作用。
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