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宛城不锈钢的发明是世界冶金史上的一项重大成就。20世纪初,吉耶(L.B.Guillet)于1904年—1906年和波特万(A.M.Portevin)于1909—1911年在法国;吉森(W.Giesen)于1907—1909年在英国分别发现了Fe—Cr和Fe—Cr-Ni合金的耐腐蚀性能。蒙纳尔茨(P.Monnartz)于1908-1911年在德国提出了不锈性和钝化理论的许多观点。宛城工业用不锈钢的发明者有:布里尔利(H.Brearly)1912—1913年在英国开发了含Cr12%—13%的马氏体不锈钢;丹齐曾(C.Dantsizen)1911—1914年在美国开发了含Cr14%—16%,C 0.07% —0.15%的铁素体不锈钢;毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)1912—1914年在德国开发了含C<1%,Cr 15%—40%,Ni<20%的奥氏体不锈钢。1929年,施特劳斯(B.Strauss)取得了低碳18-8(Cr-18%,Ni-8%)不锈钢的 权。为了解决18-8钢的敏化态晶间腐蚀,1931年德国的霍德鲁特(E.Houdreuot)发明了含Ti的18-8不锈钢(相当于现在的1Cr18Ni9Ti或AISI 321)。几乎与此同时,在法国的Unieux实验室发现了奥氏体不锈钢中含有铁素体时,钢的耐晶间腐蚀性能会得到明显改善,从而开发了γ+α双相不锈钢。1946年,美国的史密斯埃塔尔(R.Smithetal)研制了马氏体沉淀硬化型不锈钢17-4PH;随后既具有高强度又可进行冷加工成形的半奥氏体沉淀硬化不锈钢17-7PH和PH15-7Mo等相继问世。至少,不锈钢家族中的主要钢类,即宛城马氏体、铁素体、奥氏体、α+γ双相以及沉淀硬化型等不锈钢*便基本齐全了,且一直延续到现在。
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宛城2Cr13钢冷塑性变形性能、深拉和深冲性以及切削加工性均尚好,它的热加工温度以850-1200℃为宜,随后需砂冷或及时进行退火处理。它的热处理工艺见表2-20。此宛城钢焊后硬化倾向大,易出现裂纹。若用Cr202,Cr207等焊条焊接时,焊前需经250-350℃预热,焊后需在700-730℃回火,若用奥107,奥207等焊条焊接,则可不进行焊后热处理。 3Cr13钢由于碳含量高,故冷变形性能较1Cr13,2Cr13钢为差,但其热加工并无困难,热变形适宜温度为850-1200℃,随后需缓冷并及时退火。3Cr13钢的软化退火与淬火工艺与宛城1Cr13,2Cr13相同,但回火温度较低,一般为200-300℃。由于3Cr13钢可焊性差,一般情况下它不用于焊接。 4Cr13钢的热加工温度与1Cr13,2Cr13,3Cr13相同。但其冷加工性能较3Cr13更差。热处理时退火温度为750-800℃,随后炉冷;淬火温度为1050-1100℃,然后油冷;回火工艺与3Cr13不锈钢相同。此钢的可焊性很差,一般不用于焊接。
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宛城0Cr20Ni29Mo3Cu4Nb钢热加工和冷加工工艺性能良好。锻造、热轧、镦粗和铆接等都很容易进行。加热炉气氛应控制为弱氧化性,以防止工件增碳。由于钢中铜含量较高,热加工温度不宜过高,应控制在1100℃以下,停锻(轧)温度不低于850℃。冷加工性能与宛城00Cr17Ni14Mo2等常用含钼奥氏体不锈钢相近,但是变形抗力稍大,加工硬化倾向也稍强,因此完成相同变形量时消耗的能量也要多一些,中间软化退火次数也要适当增加。 该钢种正常的热处理制度为1050-1100℃水冷固溶处理。加热炉气氛要控制为弱氧化性。已经固溶处理之后的材料要避免在敏化温度区间内(500-900℃)长时间加热,因为这会导致铬的碳化物沿晶界析出,使耐蚀性下降。如遇这种情况,应再度进行固溶处理。 该钢种可焊性良好,选用相匹配的焊接材料进行手工电弧焊或氩弧焊,不会产生热裂纹。焊前无须预热,焊后也不用热处理。焊接接头的耐蚀性和力学性能与母材相当。推荐的焊接材料为宛城00Cr25Ni40Mo5Cu2,或采用镍基材料00Cr19Ni60Mo17进行焊接。焊接操作中应选用较低的热输入(不大于1×104J/cm)和较低的层间温度(不大于120℃)。
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宛城00Cr18Ni14Mo2Cu2系在00Cr17Ni14Mo2基础上加入约2%Cu而发展起来的, 在稀硫酸、磷酸等还原性酸中以及在醋酸、甲酸等有机酸中,其耐蚀性优于宛城00Cr17NI14Mo2和00Cr19Ni13Mo3。此钢系耐稀硫酸腐蚀的较好材料,在室温、中等浓度的硫酸中耐蚀性亦佳。它是制造化工、化肥、化纤设备的重要耐蚀材料,可用作焊接结构件和管道、容器等。 此钢种与00Cr18Ni14Mo2Cu2钢相比,由于碳含量高且加入碳化物形成元素Ti,在具有较高强度的同时,其耐晶间腐蚀性能良好。加之此钢镍含量高,组织更加稳定,不存在铁素体,热塑性好,因而较00Cr18Ni14Mo2Cu2更适于生产不锈钢管材。此钢的耐蚀性在硫酸等还原性介质中要较宛城00Cr18Ni14Mo2Cu2钢为优。由于它在磷酸、中温中等浓度硫酸中耐蚀性优良,故多用于制造酸洗、合成橡胶、人造丝浸槽等与硫酸相接触的设备。