高氮低鎳不銹鋼管發(fā)展中存在的問題有哪些

  目前廣泛使用的奧氏體不銹鋼管主要包括鉻鎳系和鉻錳兩大系列，鉻鎳系列的性能相比鉻錳系列的不銹鋼管而言性能更加優(yōu)越，但是匱乏的鎳元素導(dǎo)致鉻鎳系不銹鋼管生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到束縛；另外，人體對(duì)含鎳生物不銹鋼存在過(guò)敏現(xiàn)象，嚴(yán)重危害身體健康，因此節(jié)鎳、無(wú)鎳型醫(yī)用不銹鋼受到廣大學(xué)者的青睞。以氮代鎳資源節(jié)約型高氮鋼是奧氏體不銹鋼中的一種，具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，在石油、化工、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著更為廣泛的使用前景。

 高氮低鎳不銹鋼管是采取以氮代鎳獲得奧氏體組織的節(jié)鎳型不銹鋼材料，它不但可以節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，解決含鎳較高對(duì)人體引起過(guò)敏的現(xiàn)象，還可以提高不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。近年來(lái)，世界各國(guó)冶金工作者在高氮不銹鋼領(lǐng)域開展了較多的研究，也獲得了一些顯著的成就，并開發(fā)出了許多牌號(hào)的高氮鋼鋼種。但基于氮在不銹鋼管中的作用機(jī)理，特別是與其它合金元素的微合金化作用、氮對(duì)相變過(guò)程的影響等冶金方面基本規(guī)律的研究卻一直未取得進(jìn)步，致使人們對(duì)氮在鋼中和其它合金元素之間的最佳配比和其對(duì)性能的作用規(guī)律很難把握，為了能夠達(dá)到使高氮鋼廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的目的，目前急需從以下問題著手：

一、理論研究

 氮在高氮不銹鋼管中的強(qiáng)化作用主要表現(xiàn)為固溶強(qiáng)化。氮在常壓或低壓液態(tài)鋼中的溶解度計(jì)算均是借助sivert平方根定律實(shí)現(xiàn)，高壓下sivert平方根定律對(duì)計(jì)算氮的溶解度已經(jīng)不適用。氮在鋼中的固溶度模型對(duì)高氮鋼在凝固過(guò)程中氮化物的析出和偏析、氮?dú)馀莸男纬赡酥粮叩摰男阅茴A(yù)測(cè)等有著重要意義，但是對(duì)這些模型需要進(jìn)一步的證實(shí)其正確性，這就需要加強(qiáng)對(duì)氮在高氮不銹鋼管中溶解度的理論研究。另外，對(duì)鋼液中含氮合金的熱力學(xué)性質(zhì)也需要進(jìn)一步研究，通過(guò)對(duì)高氮合金的熱力學(xué)研究，有利于合理控制高氮合金加入時(shí)間、加入溫度和加入比重，提高合金的收得率。

二、應(yīng)用研究

 高氮低鎳節(jié)約型不銹鋼的生產(chǎn)研究已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)，雖然高氮鋼的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但是大量的產(chǎn)品出爐就需要加大市場(chǎng)對(duì)高氮低鎳節(jié)約型不銹鋼的需求，進(jìn)一步開發(fā)擴(kuò)大高氮鋼的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域也可以擴(kuò)大對(duì)高氮鋼的市場(chǎng)需求。市場(chǎng)有需求的同時(shí)也需要及時(shí)解決好高氮鋼在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)可能出現(xiàn)的各種問題，比如高氮鋼的可焊性對(duì)其用作結(jié)構(gòu)材料時(shí)的應(yīng)用和推廣起到至關(guān)重要的作用。普通的含氮不銹鋼管按照傳統(tǒng)的焊接方法就已經(jīng)能滿足產(chǎn)品對(duì)強(qiáng)度的要求，但是對(duì)于高氮鋼而言，由于鋼中含有過(guò)飽和的氮，若仍然按照傳統(tǒng)的焊接方法則會(huì)引起氮的逸出、焊接開裂以及晶界處析出氮化物等問題。由于高氮低鎳型不銹鋼管跟傳統(tǒng)的高鎳不銹鋼管的成分上有很大的區(qū)別，在熱軋過(guò)程中體現(xiàn)出熱塑性上的差異，容易出現(xiàn)邊裂。奧氏體不銹鋼的熱塑性與高溫殘留的鐵素體有關(guān)，硫和磷元素在鋼中的含量對(duì)熱裂紋的產(chǎn)生有密切的關(guān)系，對(duì)奧氏體不銹鋼管而言，硫和磷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即使低到0.02%也會(huì)產(chǎn)生裂紋的影響，另外，雜質(zhì)元素在奧氏體不銹鋼管中的溶解能力低，在凝固的過(guò)程中易產(chǎn)生晶間偏析，這也會(huì)降低奧氏體不銹鋼管的熱塑性。高氮鋼選擇不同的處理工藝之后，材料所獲得的性能也不同，因此，為了獲得高氮鋼管最佳的材料性能，擴(kuò)大高氮鋼管的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)高氮鋼管的處理工藝和性能之間的關(guān)系做比較系統(tǒng)的研究必不可少。

三、新鋼種開發(fā)

 目前，對(duì)高氮奧氏體鋼、鐵素體和馬氏體鋼研究的比較多。對(duì)高氮鋼種的研發(fā)主要體現(xiàn)在根據(jù)對(duì)材料性能的要求合理的設(shè)計(jì)高氮鋼的化學(xué)成分和通過(guò)高氮鋼的冶煉之后獲得符合成分要求的高氮不銹鋼管兩個(gè)方面。為此，通過(guò)對(duì)理論研究和應(yīng)用的研究可以開發(fā)出許多新型的高性能含氮鋼種。