2520不銹鋼管各元素的主要作用

2520不銹鋼管中的主要元素有Cr、Ni、Mn、Si、C、N等，各元素的主要作用闡述如下，由于Nb元素在310S鋼中的作用是本文主要研究對象，因此單獨對其闡述。

（1）Cr元素

Cr元素是2520不銹鋼管的主要合金元素，為了提高2520不銹鋼管在高溫應用下的抗氧化性，其Cr含量一般控制在25%左右。Cr是鐵素體形成元素，過(guò)多的Cr元素會(huì )導致鑄造、焊接過(guò)程中生成δ-鐵素體，無(wú)法得到全奧氏體組織。同時(shí)，Cr會(huì )促進(jìn)M23C6、Cr2N和Z相的析出，M23C6和Cr2N會(huì )在晶界形成膜狀結構，不但降低合金的韌脆性，而且會(huì )導致晶界貧Cr，從而增大不銹鋼的晶間腐蝕的敏感性[22]。

（2）Ni元素

Ni元素是奧氏體穩定化元素，為了得到全奧氏體組織，一般加入20%左右的Ni元素。Ni還可以提高不銹鋼表面膜的穩定性，進(jìn)而提高不銹鋼的抗腐蝕性能。有研究表明，在20-25Cr鋼中加入20wt.%的Ni最為合適。

（3）Mn元素

Mn元素也是奧氏體穩定化元素，Ni元素價(jià)格較高，為了降低生產(chǎn)成本，現在很多鋼種通過(guò)加入Mn來(lái)代替Ni元素。此外，Mn可以提高N在奧氏體中的固溶度。

（4）C元素

C是間隙型原子，其固溶強化效果僅次于N元素，并且適量的C能與Nb和V等元素形成MC型碳化物，這些碳化物彌散分布在基體上，對晶粒起釘扎作用，能夠抑制晶粒長(cháng)大[24]，但是加入過(guò)量的C會(huì )導致大尺寸的MC從液相中析出（一次MC相），這些一次MC一般在晶界處析出，降低了合金的韌塑性；同時(shí)大量C元素的加入會(huì )促進(jìn)M23C6的大量析出，導致材料抗腐蝕性能和韌性下降。

（5）N元素

N元素是奧氏體化元素，其間隙固溶強化作用最強。2520不銹鋼管在長(cháng)時(shí)間時(shí)效后有sigma相生成，Rolf Sandstr?m 等人通過(guò)對不同N含量的2520不銹鋼管的金相的觀(guān)察及熱力學(xué)計算發(fā)現N能夠抑制sigma相的生成。N能夠促進(jìn)Z相的生成，在長(cháng)時(shí)間時(shí)效下，例如HR3C在750℃時(shí)效500h后會(huì )析出Z相。在9-12Cr%鋼中，Z相會(huì )降低材料的高溫（700℃）韌性，目前Z相對奧氏體不銹鋼作用還不明確。高N不銹鋼在焊接中會(huì )產(chǎn)生氮化物，降低焊接性能。

（6）V元素

2520不銹鋼管中不含V元素，但微合金鋼中常常使用V作為微合金化主要元素，與其它微合金相比，V元素在800℃以上時(shí)有較高的固溶度[29]，因此含V的析出相主要在800℃以下起強化作用。VN在奧氏體和鐵素體中固溶都比VC低很多，熱力學(xué)計算和實(shí)驗都表明VN先于VC析出。V(C,N)析出物一般會(huì )在700℃左右的溫度區間析出。細小彌散的V(C,N)會(huì )釘扎在晶界和晶內，提高材料強度。此外，V會(huì )固定N元素，改善焊接性能。

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