不锈钢护栏材料的发展

 不锈钢护栏材料的发展 制作不锈钢护栏的不锈钢经过近百年的研制和开发已形成一个有 300 多个牌号的系列化的钢种。特殊钢体系中不锈钢性能独特，应用范围广，起其它特殊钢无法代替的作用 , 不锈钢是 20 世纪重要发明之一。而不锈钢护栏几乎可以涵盖其它任何一类特殊钢。投放市场以来很受欢迎，抗菌不锈钢具有不锈钢优点和良好的抗菌性能。厨房设备、食品工业的工作台及器皿、医疗器械、日常生活中的餐具及挂毛巾支架，冷藏柜的托架等领域全面推广使用，公共场所的一些设施如公交汽车的扶手、楼梯扶手、电话亭、不锈钢护栏等为杜绝交叉感染也应试用抗菌不锈钢。尽管 1984 年公布国家规范 GB1220-84 不锈钢棒》时，国内不锈钢的生产与应用相对滞后。将 1Cr18Ni9Ti 列为不推荐使用牌号，但 1Cr18Ni9Ti 主导地位并没有变化。直到 1995 年，随着国民经济的发展，特别是合资企业的介入，国内市场与国际市场逐步接轨，短短 5 6 年时间，国奥氏体不锈钢已完成从含钛稳定化钢向低碳和超低碳钢的过渡。目前除少数激进产业仍使用 1Cr18Ni9Ti 外， 304 0Cr19Ni9 和 316 0Cr17Ni12Mo 已成为不锈钢的主导牌号。发展含氮不锈钢 2 以氮代碳。如增加奥氏体稳定性，奥氏体不锈钢中氮和碳有许多共同特性。能有效提高钢的冷加工强度等。提高碳含量会降低不锈钢的抗晶间腐蚀性能，氮与铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小，奥氏体钢很少见到 Cr2N 析出。因此，加适量的氮能在提高钢的强度和抗氧化性能的同时，不降低不锈钢的抗晶间腐蚀性能。以氮代碳，开发含氮不锈钢已成为热门话题。 加入镍和碳能减少其溶解度。大气冶炼条件下，氮在钢中的溶解度有限（ <0.15% 加入铬和锰能提高其溶解度。氮通常以 Cr-N 或 Mn-N 合金形式加入钢中，但回收率很难准确控制，一般认为氮含量超过 0.2% 对冶炼操作极为有利。氩 - 氧精炼，加压电渣熔炼，平衡压力浇铸等技术的发展和应用，使准确控制钢中氮含量，用氮来控制钢中的组织成为现实。近期研究效果标明，适当调整不锈钢成分，特别是铬与锰的配比，能将钢中的氮含量稳定在 0.4% 左右，近年来，美国和日本标准（ ASTM A580 和 JIS G4309 先后增加了 304N 0Cr19Ni9N 316N 0Cr17Ni12Mo2N XM-19 0Cr22Ni12Mn5Mo2N XM-31 1Cr18Mn15N XM-10 0Cr20Ni7Mn9N XM-11 00Cr20Ni7Mn9N XM-28 1Cr18Ni2Mn12N XM-29 0Cr18Ni3Mn13N 和 S28200 1Cr18Mn18MoCuN 共 9 个含氮牌号。 1. 开发和推广 200 系列不锈钢 德国人首先研制出以锰一氮代替局部镍的不锈钢。 20 世纪 50 年代美国人因为同样理由，二战期间镍供应严重缺乏。经深入研究，将锰一氮代镍钢定型，开发了高锰系列奥氏体不锈钢，即 200 系列不锈钢。 铬资源也不丰富，国镍资源匮乏。以锰 - 氮代镍，开发和推广 200 系列不锈钢不只可以降低不锈钢本钱，还有深远的战略意义。印度在 200 系列不锈钢推广应用方面走在世界的前列，目前全世界 200 系列钢 70% 以上是印度生产的值得我借鉴。 资料利息显著降低。但降低镍后，200 Cr-Mn-Ni 系列不锈钢罕见牌号的化学成分如表 1 200 系列钢以锰 - 氮代镍。为坚持奥氏体组织必需有足够高的锰、碳和氮来增加镍当量，因此造成 200 系列钢具有以下特性：

① 固溶处理后的抗拉强度偏高，一般为 800 1100Mpa 而且无法将抗拉强度降下来。

② 冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数 K>15 加工难度大，过程利息增加。 ③ 200 系列钢具有优良的耐磨性能。

④ 200 系列钢弯曲成形、冷镦和冲压性能较差。

⑤传统的 200 系列钢，对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改变其敏感性。

⑥部分钢（如 205 2Cr15Mn15Ni2N 等）由于其稳定奥氏体元素含量相对比 304 高，抗磁性能优于 304 鉴于上述特性， 201 202 和 205 等钢丝主要用于制作弹簧、筛网和精密轴等。

2.奥氏钢的演变 每年消耗的不锈钢中约有 70% 奥氏体不锈钢，发达国家。尽管我国消费水平不高，奥氏体不锈钢的消耗量也达到总消耗量的 65% 左右。所以看不锈钢牌号发展动向首先要看奥氏体不锈钢的动向。 限于当时的冶金设备水平，早期的研究者已发现碳是造成奥氏体不锈钢晶界腐蚀损坏的主要原因。很难将碳控制到 0.03% 以下，最终想出了钢中加入 Ti 和 Nb 使其优先与碳反应，生成 TiC 和 NbC 将碳固定住的方法，防止碳在晶界析出生成 Cr23C6 造成晶间腐蚀。由于 Nb 利息很高，直到七十年代中期，含Ti 稳定化钢 1Cr18Ni9Ti 仍在不锈钢中占主导地位。 连铸坯外表质量很难过关。采用模铸，1Cr18Ni9Ti 钢水粘稠。钢锭外表质量不好，必需进行剥皮修磨，成材率很低。废品钢材含有 TiN 夹杂，纯真度低，外表抛光性能差，拉细丝断头多。 20 世纪 60 年代末期，不锈钢冶炼技术取得了突破性进展，广泛采用 AOD 和 VOD 法炼钢，降低不锈钢中的碳不再歉鑫侍饬恕 E 贰 ⒚ 馈⑷ 盏裙ひ捣⒋锕 蚁群罂 ⒘ 艘幌盗械吞己统 吞几郑 琓 i 稳定化钢逐步被低碳和超低碳钢所取代。七十年代，美、日等国已将 1Cr18Ni9Ti 从规范中淘汰，尽管保存了 0Cr19Ni11Ti 321 但其产量仅占总量的 0.7 1.5% 顺利地完成了从含钛稳定化钢向低碳和超低碳钢的过渡。 改善钢的冷加工和冷顶锻性能，为提高 200 系列钢在各种介质中的耐蚀性能。达到用 200 系列钢代替 304 目标，近年来主要从以下几方面着手开发新牌号。 ① 以氮代替碳，稳定奥氏体、提高强度同时提高耐蚀性能，如 204 211 216 ②适量添加 Mo Nb 等元素，改善钢的抗点蚀、晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能，如 216 223 ③ 加铜降低钢的冷加工硬化率，改善冷顶锻和冷成形性能，如 204Cu 211 223 美国冶金学家、 ASTM 会员约翰 o 迈杰，用 204Cu 代替 304 研究效果尤其令人鼓舞。 发现随 Cu 含量增加钢的屈服强度和抗拉强度稳步下降，迈杰在改型 201 C=0.03% Mo=0.2% 钢基础上分别添加 1% 2% 和 3% 铜。如表 2 但其冷加工硬化率显著降低。从图 2 可以看出，204Cu 由于含 3%Cu 软化处置后的抗拉强度已与 304 接近。冷拉减面率≤ 45% 时， 204Cu 冷加工硬化趋势基本与 304 和 304FQ 304M 相近，减面率 >45% 时， 204Cu 冷加工硬化率明显低于 304 取 304 204Cu 和改型 201 钢丝 ф 3.5mm 同样条件下进行冷顶锻试验试。

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