1 錳對奧氏體不銹鋼的影響
在鉻鎳奧氏體不銹鋼中,錳含量一般規(guī)定不超過2%,正常生產(chǎn)中多控制在1.5%左右。而在近期發(fā)展的高氮奧氏體不銹鋼中,為了提高氮的溶解度,目前出現(xiàn)高錳含量(5%—10%)的鉻鎳奧氏體不銹鋼。在節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中,錳是非常重要的合金元素,其主要作用是與氮、鎳等強烈形成奧氏體的元素復合加入到鋼中,以節(jié)約奧氏體不銹鋼中的鎳。
(1)錳對組織的影響
錳是比較弱的奧氏體形成元素,但具有強烈的穩(wěn)定奧氏體的作用。當鋼中鉻含量大于14%—15%時,為了節(jié)約鎳,僅靠加入錳是無法獲得單一奧氏體組織的。由于不銹鋼中鉻含量必須大于17%才能有比較滿意的耐蝕性,因此目前工業(yè)上已應用并納入標準的錳代鎳奧氏體不銹鋼主要是Cr-Mn-Ni-N型鋼,如1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N等。
研究表明:鋼種錳含量小于2%時,錳含量的變化對常用鉻鎳奧氏體不銹鋼的組織(包括奧氏體的穩(wěn)定性)沒有明顯影響。
(2)錳對性能的影響
鉻鎳奧氏體不銹鋼中,隨著錳含量增加強度提高,在無鎳的Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼中低溫下會出現(xiàn)韌性—脆性轉(zhuǎn)變。這些與鉻鎳奧氏體不銹鋼有極大的不同。當Cr-Mn-N鋼中有鎳存在時,其低溫韌性可獲得明顯改善。這說明,僅有錳和氮無鎳的奧氏體不銹鋼(鉻錳氮鋼)無法獲得鉻鎳奧氏體不銹鋼那樣優(yōu)良的低溫韌性。
錳在鉻鎳奧氏體不銹鋼中的作用除脫氧外,一是希望它能穩(wěn)定奧氏體;二是能改善鋼的熱塑性,三是借助錳和硫的較強親和力形成硫化錳,既有利于鋼中硫的去處,又有利于消除鋼中殘余硫的有害作用。但是進一步的研究表明,錳在鋼中的存在,正是由于硫化錳的形成,常導致鉻鎳奧氏體不銹鋼耐氯化物點腐蝕和縫隙腐蝕的能力下降。國內(nèi)在一系列研究工作的基礎(chǔ)上,一些特殊鋼廠已把18Cr-8Ni型奧氏體不銹鋼中的錳含量降到了1.0%以下,實際控制在0.5%左右。這樣不僅節(jié)約了鋼中的錳,而且降低了鋼中硫化錳含量,提高了鋼的耐點蝕能力。
研究表明,向鉻鎳奧氏體不銹鋼中加入2%以上的錳,除對于一些焊接材料(焊絲、焊帶等)是為了提高焊縫的抗熱烈傾向外(一般加入3%—7%錳),對其耐蝕性并沒有什么有益影響,在某些條件下甚至是有害的。
至于以錳代鎳的節(jié)鎳和無鎳奧氏體不銹鋼,其耐蝕性主要取決于鋼中的鉻、鎳、鉬和氮等元素的含量,而錳作用甚微,這是由錳本身的耐蝕特性所決定的。目前出現(xiàn)了向高Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼中加入3%—10%錳以提高氮在鋼中的溶解度(常壓下氮量可達0.5%),從而使此類鋼在高Cr(20%—25%),高Mo(5%—8%)條件下仍具有單一的奧氏體組織并抑制有害鉻氮化物的析出,且耐蝕性可達到甚至超過一些高鎳耐蝕合金的水平。此類鋼的出現(xiàn)填補了長期以來不銹鋼與高鎳耐蝕合金之間缺少高耐蝕性、高牌號的高鉻鉬不銹鋼的空白。代表性牌號有00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN0.5(654SMo)
2 錳對奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼的影響