YAI5I4QIH49QX安義太鋼321不銹鋼板安義204Cu不銹鋼絲與安義304不銹鋼絲性能對比

安義304和安義204次Cu不銹鋼在20世紀才進入合金鋼這個古老系列中。大約在1910年，在鐵鉻合金中添加鎳，發(fā)明了奧氏體鋼，通用的18-8型奧氏體鋼成分含18%鉻和8%鎳。這種奧氏體鋼除具有良好的延展性、韌性和無磁外，還具有在酸性介質中耐腐蝕的特性。

　　目前18-8型奧氏體鋼已形成了一個完整的系列，美國鋼鐵協(xié)會頒布的牌號有300多個。18-8型最具有代表性的牌號是304，其他牌號是 304成分為基礎上，為改進某種性能，如力學性能、焊接性能、耐腐性能和成型性而開發(fā)的，關鍵元素是對鋼的性能影響如圖1所示。如加硫改進的切削性能、降低碳改進焊接性能、加鉬改進耐蝕性能、加銅改進冷成型性。

　　到1930年因鎳資源匱乏，德國人研究成功以錳和氮代替部分鎳。朝鮮戰(zhàn)爭期間，美國人因為同樣的原因，經(jīng)深入研究，開發(fā)出一系列高錳奧氏體不銹鋼，即200系列不銹鋼。韓鮮戰(zhàn)爭后一段時期，200系列鋼一度陷入困難境地，人們對它能否代替300系列生產(chǎn)懷疑，直到1970年市場才發(fā)生重大變化。關鍵原因是：盡管200系列材料成本比300系列低，但抗拉強度高。隨著304帶材和絲材的用量迅速猛增，其加工成本低的優(yōu)勢在一定程度上彌補了材料成本偏高的弱點。而200系列鋼由于冷加工硬化率高，加工成本居高難下。新開發(fā)的204Cu鋼在200系列和300系列之間架起橋梁，填補了兩者之間的空白。與304相比，204Cu由于鎳含量低，材料成本低，由于加工硬化相近，加工成本也相近。同時204Cu成型性比304好，退火后強度高于304，這些特性對某些使用304鋼的行業(yè)很有吸引力。

　　安義204Cu實驗室研制

　　實驗方案是以低鎳奧氏體不銹鋼——改型201為基礎開發(fā)研究的，表1列出改型201和304常規(guī)成分，比較兩者成分可以看出：改型201的碳、錳、氮的含量較高，而鉻鎳量較低，盡管改型201和304兩者成分有很大差別，但從舍菲爾（schaeff安義er）組織結構圖上可以看出，兩者成分當量基本相同。

　　表1 304及其試驗用基礎合金的化學成分/%　　

牌號	C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	Cu	N	Fe
改型201	0.09	7.8	0.6	16.5	2.5	0.2	0.2	0.2	其余
304	0.06	1.7	0.6	18.5	8.5	0.2	0.2	0.05	其余

　　新試驗鋼是基礎鋼加1%、2%和3%的銅。

　　

    舍菲爾組織結構圖原先用來判定不銹鋼焊接后的鑄態(tài)相組織，特別是鐵素體的含量?，F(xiàn)在依斯皮（espy）對這個圖做一些改進，并用于200系列鋼的研制和開發(fā)。在這個圖上，元素被分為鉻當量和鎳當量兩種。鐵素體形成元素分在鉻當量中，奧氏體形成元素分在鎳當量中。合金的金相組織取決于鉻當量和鎳當量平衡狀況。304和改型201在組織結構圖上都處于黑色矩形框位置，兩者具有相近的鑄態(tài)鐵素體含量，可鑄造性和焊接性能也基本相當。對于絲材產(chǎn)品，由于熱加工過程的擴散作用，鋼中鐵素體含量一般都有所減少。

　　生產(chǎn)試驗證明：204cu可以按304工藝路線拉拔出成品鋼絲，因為204cu鎳的含量較低（僅為6%），其最終生產(chǎn)成本比304低。鎳的價格按3美元/磅計算，每磅204cu可節(jié)約材料成本約10美元分。如果鎳的價格按4.5美元/磅計算，材料節(jié)約費用更多。3美元/磅到4.5美元磅是近 4年來鎳價正常波動的范圍。

　　表2 性能對比數(shù)據(jù)　　

鋼號	屈服強度σ0.2/ksi	抗拉強度σb/ksi	鹽霧試驗	冷鐓試驗零件裂紋率/%
304	38	91	無腐蝕	37、35、40（平均37）
204cu	53	104	無銹蝕	3、1、2（平均2）
改型201	69	129	40%-60%銹蝕	72、93、68（美元78）

　　注：在冷鍛機上將頭部鐓扁（厚0.093英寸，2.36mm），鐓到鋼絲直徑的1/3.5。

　　

    開發(fā)方案的另一項內容是比較204cu與304的變形能力和耐蝕性能。將340fq（高鎳）、改型201和204cu三個鋼號的熱軋退火5.6mm的盤條，拉拔成3.53mm的鋼絲，再進行成品退火，并對三種鋼絲進行抗拉強度、冷頂鍛和鹽霧腐蝕試驗，試驗結果如表2。其中，改型201退火鋼絲抗拉強度最高，204cu次之，304最低。冷頂鍛試驗是用來比較三種鋼的變形能力的，選用制作緊固件的模鍛機，經(jīng)兩個道次頂鍛成形，如圖8所示。每鋼號都頂鍛出數(shù)百個零件，檢驗這些零件的裂紋狀況，裂紋百分比小的，冷變形能力較好。結果顯示：改型201冷頂鍛裂紋率最高，變形能力最差。204cu制作的零件裂紋率遠低于成形能力較好的304，裂紋率之比為2:37。上述結果出乎意料，但充分證明204cu是介于300系列和200系列之間，具有較高變形能力的奧氏體不銹鋼。鹽霧試驗是將試樣存放在95℃，氣氛中含有5%nac安義的密封室內，存放時間為96小時，經(jīng)肉眼觀察，只有改型201表面有銹蝕，204cu具有與304試樣相同的抗鹽圖腐蝕性能。此外，還用熔鑄的204cu和304試樣進行耐腐蝕實驗，實驗結果如表3。腐蝕實驗選用幾種常規(guī)酸性氣氛，包括硫酸、鹽酸、醋酸、甲酸和硝酸。硝酸氣氛通常用來檢驗鋼的耐晶間腐蝕性能，耐氯化物縫隙腐蝕性能通常用在臨界溫度下縫隙尺寸大小來衡量。實驗結果顯示：在含氯氣氛中，204cu具有與304相同的耐縫隙腐蝕性能。由于對合金元素鉻、鉬、氮和鎳進行了仔細的平均計算，204cu在酸性溶液和氯離子氣氛中都具有良好的抗腐蝕性能。

　　表3 204cu和304的各種耐蝕性能比較　　

環(huán)境氣氛	試驗時間	平均腐蝕率/mpv
		204cu	304
5%h2so4	3-48h周期	0	12
5%的醋酸溶液（沸騰）	3-48h周期	0	0
1%的鹽酸（室溫）	3-48h周期	3	7
5%甲酸176°f（80℃）	3-48h周期	0	0
65% hno3（沸騰）	5-45h周期范圍	33	59
5﨏安義3 1%nano3	24h周期直到產(chǎn)生侵蝕裂紋	20℃*	20℃*

　　注：從0℃開始試驗，然后每次升高5℃，一直上升到所有鋼號都產(chǎn)生侵蝕裂紋，25℃為止。

　　*表示不產(chǎn)生侵蝕裂紋的最高溫度。

　　　　

    綜上所述，204Cu鋼絲的研制獲得成功，從冶煉到成品鋼絲的生產(chǎn)成本都比較低。與304相比，204Cu退火后強度高，冷加工硬化率低，在各種腐蝕介質中耐蝕性能基本與304相同，變形能力比304更好。良好的性能使204Cu很快進入商業(yè)化的批量生產(chǎn)階段，并以204Cu的牌號納入新標準（ASTM A313-1998）中，美國鋼鐵協(xié)會uns系統(tǒng)定名為S20430。

　　實際應用

　　由于304是通用鋼號，能替代304的204Cu也具有潛在的廣泛的工業(yè)應用前景。在計算機、通訊、安全防護、食品制作、能源和煙草加工業(yè)都具有大量使用的可能性。例如，計算機需要高強度、無磁性、冷成形、抗磨損的傳動軸，選用300系列的302hq無法滿足抗磨損的要求，而且要達到需要的高強度必須經(jīng)大減面率拉拔。選用200系列鋼，如改型201，制作無裂紋的傳動軸，成形困難。204Cu填補了這個空白，將高強度與良好的成型性能完美地結合在一起，是最優(yōu)良的首選材料。

　　在電話通訊行業(yè)，架空的電話線需要用架空線固定，多年來考慮到防銹、耐潮濕和耐鹽霧腐蝕，一直選用304鋼絲。204Cu應該是最好的替代材料，用204Cu生產(chǎn)架空線的試驗也獲得成功，生產(chǎn)工人認為：204Cu減面率比較小，相對304來說，更容易拉直。此外，204Cu生產(chǎn)成本低，耐鹽霧腐蝕實驗證明，架空線不容易生銹。

　　工業(yè)上常用的緊固件是梯形絲扣的螺栓，這種緊固件多用來固定房屋面板及地下污水管，螺栓成形及螺紋軋制一直是緊固件生產(chǎn)難關，但使用204Cu來制作沒有遇到什么困難。

　　在安全防護行業(yè)，最常見的產(chǎn)品是刺鋼絲，該產(chǎn)品由帶刺部件和加強鋼絲組成，加強鋼絲具有很高的抗拉強度（大于200ksi），還必須保持良好的成型性能，要耐大氣腐蝕，采用204Cu大減面率拉拔，已成功地生產(chǎn)出直徑2.5mm盤卷鋼絲，其生產(chǎn)成本低于304，204Cu已經(jīng)被納入ASTM 313《不銹彈簧鋼絲》標準中。

　　大量的304鋼絲用于制作各種傳輸網(wǎng)帶，各種傳輸網(wǎng)帶制作工藝不同，但基本要求是鋼絲必需具有良好的彎曲性能，能軋扁，并具有良好的焊接性能。由于鋼絲常被用作強化筋，所以必須具有很高的抗拉強度。不銹鋼傳送帶在食品制作業(yè)廣泛應用，如粉碎機傳送帶，將餅干和其他食品送入烤爐中的傳送帶等。用204cu鋼絲制作的食品用傳送帶，其化學成分獲得了fda（美元教育和福利部，糧食和藥物管理局）的認可。

　　篩網(wǎng)鋼絲通常用在煤的分選設備上，從泥漿中篩出煤粉。泥將腐蝕性強，而且煤礦粉對篩網(wǎng)的磨損很厲害，腐蝕和磨損的雙重作用使環(huán)境變得很惡劣，如用碳鋼和410型不銹鋼根本承受不了這種腐蝕，不得不采用壽命更長的304鋼，204Cu的價格優(yōu)勢對篩網(wǎng)業(yè)很有吸引力，現(xiàn)在204Cu已廣泛用于這個行業(yè)。

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 300系安義不銹鋼介紹

304 是一種通用性的安義不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設備和機件。 
301 安義不銹鋼在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象，被用于要求較高強度的各種場合。
302 安義不銹鋼實質上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種，通過冷軋可使其獲得較高的強度。 
302B 是一種含硅量較高的安義不銹鋼，它具有較高的抗高溫氧化性能。 
303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼，用于主要要求易切削和表而光浩度高的場合。
303Se安義不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件，因為在這類條件下，這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。
304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種，用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至最少，而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。 
304N 是一種含氮的不銹鋼，加氮是為了提高鋼的強度。 
305和384 不銹鋼含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用于對冷成型性要求高的各種場合。 
308 不銹鋼用于制作焊條。 
309、310、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高，為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種，所不同者只是碳含量較低，為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性.
316和317 型不銹鋼含有鋁，因而在海洋和化學工業(yè)環(huán)境中的抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中，316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。 

321、347及348 是分別以鈦，鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼，適宜作高溫下使用的焊接構件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼，對鉭和鉆的合量有著一定的限制。

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