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关于航空航天用321与304N钢的对比分析

发布时间:2012/12/19 13:16:21
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  321和304N这两个钢都是18-8型奥氏体不锈钢。321属于低碳奥氏体不锈钢,304N属于超低碳奥氏体不锈钢。321是为了解决1Cr18Ni9、0Cr18Ni9焊后具有晶间腐蚀倾向,难以适用于焊接设备和零部件的不足而发展的。向321钢中加入了Ti元素,由于Ti元素对碳元素亲和力大,钢中的C首先与Ti形成碳化物,抑制了Cr元素与C元素形成碳化物,从而提高耐蚀性能。321是不锈钢中应用较为广泛的钢种。304N是在304L基础上添加部分Ni和N,其特点在于既有优良的力学性能又有很好的抗腐蚀能力,同时避免了含钛钢中氮化钛、碳氮化钛的不良影响,是目前飞行器中的部件和装置、海水设备中泵、阀以及船舶的轴与推进器等需要的不锈钢材料。我国目前还在大量应用的是含钛的18-8型钢种,国外发达国家已经由超低碳及其含氮奥氏体不锈钢取代。
  
  对321和304N两个钢种的特性、生产工艺及性能等方面进行了研究。试验用料的生产工艺流程:电炉EAF→精炼(AOD+LF)冶炼浇铸电极棒→电渣重熔成钢锭→精快锻联合开坯→轧制成棒材→固溶处理→砂剥→精整→探伤→入库。
  
  对比试验结果发现:
  
  1)冶炼工艺对化学成分及材料性能有影响。321和304N两个钢种都是采用电炉+电渣法冶炼,这种方法冶炼是在大气下冶炼,由于两个钢种成分不同,冶炼过程对两个钢种成分影响也不同,成分上的差异又可能导致性能上的差异。321钢含Ti,Ti属于易氧化元素,在大气下冶炼收得率不稳定。为保证Ti成分稳定,加大了冶炼难度。在电炉冶炼中要注意控制电极棒的Ti成分,钢水脱氧情况,电极浇注过程氩气保护情况,电渣渣料烘烤情况等。304N钢不含易氧化元素,所以电炉冶炼时可全程吹空气或氮气。
  
  2)304N不锈钢与321钢相比,强度高,特别是屈服强度高将近100MPa,但塑性并不比321钢低,耐晶间腐蚀性能与321钢相当。
  
  3)304N不锈钢与321钢相比,冶炼加工工艺简单,而且综合性能好。
  
  4)304N可以替代含Ti的321钢,应用于具有较高强度要求,又有良好耐腐蚀性要求的航空航天设备及零部件。

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