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，人體對含鎳生物不銹鋼存在過敏現(xiàn)象，嚴重危害身體健康，因此節(jié)鎳、無鎳型醫(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，解決含鎳較高對人體引起過敏的現(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，世界各國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)出了許多牌號的高氮鋼鋼種。但基于氮在不銹鋼管中的作用機理，特別是與其它合金元素的微合金化作用、氮對相變過程的影響等冶金方面基本規(guī)律的研究卻一直未取得進步，致使人們對氮在鋼中和其它合金元素之間的最佳配比和其對性能的作用規(guī)律很難把握，為了能夠達到使高氮鋼廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際的目的，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化作用主要表現(xiàn)為固溶強化。氮在常壓或低壓液態(tài)鋼中的溶解度計算均是借助sivert平方根定律實現(xiàn)，高壓下sivert平方根定律對計算氮的溶解度已經(jīng)不適用。氮在鋼中的固溶度模型對高氮鋼在凝固過程中氮化物的析出和偏析、氮氣泡的形成乃至高氮鋼的性能預(yù)測等有著重要意義，但是對這些模型需要進一步的證實其正確性，這就需要加強對氮在高氮不銹鋼管中溶解度的理論研究。另外，對鋼液中含氮合金的熱力學(xué)性質(zhì)也需要進一步研究，通過對高氮合金的熱力學(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，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對高氮低鎳節(jié)約型不銹鋼的需求，進一步開發(fā)擴大高氮鋼的市場應(yīng)用領(lǐng)域也可以擴大對高氮鋼的市場需求。市場有需求的同時也需要及時解決好高氮鋼在各個領(lǐng)域應(yīng)用時可能出現(xiàn)的各種問題，比如高氮鋼的可焊性對其用作結(jié)構(gòu)材料時的應(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)品對強度的要求，但是對于高氮鋼而言，由于鋼中含有過飽和的氮，若仍然按照傳統(tǒng)的焊接方法則會引起氮的逸出、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熱裂紋的產(chǎn)生有密切的關(guān)系，對奧氏體不銹鋼管而言，硫和磷元素的質(zhì)量分數(shù)即使低到0.02%也會產(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，在凝固的過程中易產(chǎn)生晶間偏析，這也會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，擴大高氮鋼管的應(yīng)用領(lǐng)域，對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，對高氮奧氏體鋼、鐵素體和馬氏體鋼研究的比較多。對高氮鋼種的研發(fā)主要體現(xiàn)在根據(jù)對材料性能的要求合理的設(shè)計高氮鋼的化學(xué)成分和通過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方面。為此，通過對理論研究和應(yīng)用的研究可以開發(fā)出許多新型的高性能含氮鋼種。