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锰对的影响

关键词:不锈钢来源:发布时间:2014-10-17

  锰是较弱的奥氏体形成元素,它在不锈钢中是一种脱氧剂,钢中锰量一般≤1%或≤2%。随不锈钢中锰量的增加,可显著提高氮在钢中的溶解度(图1);锰、氮复合加入常常用来代替钢中昂贵、稀缺的镍。需要指出,向不锈钢中复合加入锰、氮,仅能从组织上为获得奥氏体组织而代镍,但并不能在不锈钢耐蚀性方面代替镍,这也是由于锰元素本身特性所决定的,锰既不能提高不锈钢的热力学稳定性,也不能对钢的钝化行为产生任何有益的影响。

  图1.含14%Ni 且不同铬、锰量的不锈钢,氮在钢中的溶解度

  早期,以锰、氮复合加入代替17-7型和18-8型不锈钢中的镍,美国发展了AISI200系Cr-Mn-N,近代,在开发超级奥氏体和超级双相不锈钢的过程中,也开始向钢中加入少量锰,即可提高钢中的含氮量,稳定或控制适宜相比例,又可改善钢的性能,同时还可节约镍元素。为了同一目的,最近出现的几种经济型双相不锈钢也开始加入少量锰。

  锰对不锈钢的不锈耐蚀性的影响,基本上都是负面的。并列入了耐点蚀指数(Cr)+3.3(Mo)+30(N)-(Mn)公式中。图2、图3和图4则系锰对Cr-Ni、Cr-Mn-N奥氏体和双相不锈钢耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能的影响。可以看出,随锰量增加,钢的耐点蚀性、耐缝隙腐蚀性能下降。这与锰和硫形成MnS,或随钢中锰量增加,MnS量增加,MnS中的铬量低,MnS夹杂在腐蚀介质中溶解,常常成为点蚀、缝隙腐蚀源有关。一些试验指出,当将18-8不锈钢中的锰量降到约0.1%,此钢的耐点蚀能力将有可能达到含2%Mo的0Cr18Ni12Mo2(316)的水平。

  图2.锰对Cr-Ni奥氏体不锈钢耐点蚀性的影响

  图3.锰对Cr-Mn-N不锈钢耐点蚀性的影响

  图4.在人造海水中,锰量对00Cr25Ni5Mo3N(URANUS50)钢耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能的影响

  为了发展以锰、氮代镍不锈钢和为增加钢中氮的溶解度,进一步发挥氮在钢中的有益作用,开发加少量锰的奥氏体不锈钢和双相不锈钢时都要充分注意锰在不锈钢中对耐蚀性,特别是耐点蚀性的不利影响。

  锰在不锈钢中的有益作用一是形成MnS,抑制含镍的不锈钢中硫的有害作用,提高钢的热塑性;二是在焊接材料中加入2%以上的锰,可提高奥氏体不锈钢的焊缝抗热裂纹的敏感性。

  锰在不锈钢中还会促进σ相等脆性相的析出(图5),降低钢的塑、韧性,这也为锰在高铬、钼不锈钢中的应用带来不利影响。(转自不锈钢概论)

  图5.锰对00Cr25Ni5Mo3N(URANUS50)钢σ相形成倾向的影响