高強度不鏽鋼的發展歷程

2020-11-05 中科普金

中科普金

　　為了滿足航空航天、海洋工程對高性能耐蝕結構鋼的需求，美國CarnegieIllionois鋼鐵公司於1946年成功研發了第一代馬氏體沉澱硬化不鏽鋼——Stainless W。在Stainless W鋼合金體系的基礎上，通過加入Cu、Nb元素並去除Al、Ti元素。美國Armco鋼鐵公司於1948年開發了17-4PH鋼，因其良好的強韌性及耐蝕性，除應用於F-15飛機起落架構件外，目前亦廣泛應用於製造緊固件及發動機零部件，但其冷變形能力較差。為了減少對橫向力學性能不利的高溫δ-鐵素體，通過降低鐵素體形成元素Cr的含量並增加Ni元素含量，研發出了15-5PH鋼，該鋼克服了17-4PH鋼橫向塑韌性差的缺點，現已應用於製造艦船及民用飛機等承力部件。

　　20世紀60年代初，國際鎳公司發明了馬氏體時效鋼，為發展高強度不鏽鋼引入了馬氏體時效強化這一概念，從而拉開了馬氏體時效不鏽鋼發展的帷幕。1961年美國Carpenter Technology公司首先研製了含Mo的馬氏體時效不鏽鋼Custom450;此後，在1967和1973年先後研製了PyrometX-15、Pyromet X-12。在此期間，美國也先後研製了AM363、In736、PH13-8Mo、UnimarCR等;Martin等則分別於1997年和2003年獲得了Custom465和Custom475鋼的發明專利，並應用在民航飛機上。

　　英國研發了FV448、520、520(B)、520(S)等高強度不鏽鋼牌號。德國於1967、1971年研製了Ultrafort401、402等。前蘇聯除仿製和改進美國鋼號外，還獨立研究了一系列新鋼種，常見的鋼有0Х15Н8Ю、0Х17Н5М3、1Х15Н4АМ3、07Х16Н6等以及Co含量較高的鋼號，如00Х12К14Н5М5Т、00Х14К14Н4М3Т等。

　　2002年美國QuesTek公司承擔美國國防部戰略環境研究與發展計劃(SERDP)汙染防止項目，通過材料基因組計劃設計並開發了新型飛機起落架用超高強度不鏽鋼Ferrium®S53，於2008年底發表公開AMS5922宇航標準，Ferrium®S53強度約1930MPa，斷裂韌度(KIC)達到55 MPa·m1/2以上，在2017年增編入美國的MMPDS主幹材料手冊中，該材料已經成功應用於美國的A-10戰機及T-38飛機，是下一代艦載機起落架的首選材料。

　　我國從20世紀70年代開始高強度不鏽鋼的研製工作，典型牌號有00Cr13Ni8Mo2NbTi、00Cr12Ni8Cu2AlNb、00Cr10Ni10Mo2Ti1等10餘種[11]。2002年鋼鐵研究總院設計並研製出一種新型的超高強韌性的不鏽鋼材料，是我國自主研發並具有自主智慧財產權的Cr-Ni-Co-Mo合金體系的超高強度不鏽鋼USS122G，其強度超過1900 MPa，KIC達到90 MPa·m1/2以上[12]。目前該材料已經突破了直徑300 mm大規格棒材製備的相關關鍵技術，在我國航空航天裝備製造領域具有廣泛的應用前景

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    抗磨性和疲勞強度優於304不鏽鋼。302—耐腐蝕性同304，由於含碳相對要高因而強度更好。303—通過添加少量的硫、磷使其較削加工。304— 即18/8不鏽鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。309—較之304有更好的耐溫性。316—繼304之後，第二個得到最廣泛應用的鋼種，主要用於食品工業和外科手術器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。
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  • 為什麼不鏽鋼也會生鏽?
    不鏽鋼種類不鏽鋼分很多種類，屬性不同，使用環境不同。200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不鏽鋼。300 系列—鉻-鎳 奧氏體不鏽鋼。301—延展性好，用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不鏽鋼。302—耐腐蝕性同304，由於含碳相對要高因而強度更好。303—通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
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