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不锈钢在各领域的应用
1.1960年至1999年约40年间,西方国家的不锈钢产量从215万吨猛增到1728万吨, 增加了约8倍,平均年增长率约为5.5%。不锈钢主要用于厨房、家电、运输、建筑、土木各领域。在厨房器具方面主要有水洗槽和电气、煤气热水器,家电产品主要有全自动洗衣机的滚筒。从节能和再循环等环保的观点看,不锈钢的需求有望进一步扩大。在运输领域主要有铁道车辆和汽车的排气系统,用于排气系统的不锈钢在每辆车中约为20-30kg,全世界的年需求约100万吨,这是不锈钢大的应用领域。在建筑领域 ,近的需求急剧增长,如:新加坡地铁车站的防护装置, 使用了约5000吨的不锈钢外装饰材。再如日本1980年以后,用于建筑业的不锈钢增长了约4倍,主要用作屋顶、大楼内外装饰和结构材。80年代,在日本沿海地区使用304型无涂漆材作为屋顶材料,从防锈考虑,逐步转变为使用涂漆不锈钢。进入90年代,开发了具有高耐蚀性的20%以上高Cr铁素体系不锈钢,被用作屋顶材料,同时为了美观性,开发了各种表面精加工技术。在土木领域,日本的水坝吸水塔使用不锈钢。欧美的寒冷地区,为防止高速公路和桥梁的冻结需撒盐,这就加速了钢筋的腐蚀,所以使用不锈钢钢筋。在北美的道路中,近3年间约有40处采用了不锈钢钢筋,每处的使用量为200-1000吨,今后不锈钢在该领域的市场将有所作为。
稀土元素:稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素,可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加0.02~0.5%的稀土元素(铈镧合金),可显著改善锻造性能。曾有一种含19.5%铬、23%镍以及钼铜锰的奥氏体钢,由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件,加稀土元素后则可轧制成各种型材。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的含锰量从0到10.4%变化,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电电位的作用不大,形成的氧化膜的防护作用也很低,所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13钢等),但它们不能作为不锈钢使用。锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即2%的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。例如,欲使含18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。
由于不锈废钢品种规格繁多,因此需加强对各类合金废钢的分选、加工和仓储的管理。废不锈钢的再生和加工方式而对于冶炼不锈钢来说,一般采用"不氧化法"、"氧化法"和"返回吹氧法"冶炼工艺,而采用"返回吹氧法",用不锈钢废钢直接进行冶炼,则成本低,效益高。如今在国外一些发达国家,大多采用"返回料吹氧法"冶炼不锈钢。但这种冶炼方法所用的不锈钢废钢约占原料总量的50-80%,若没有不锈钢废钢资源,就成了"无米之炊"。在江浙、广东等地区,一些小企业采用感应炉熔化废钢作为原料生产不锈钢管、棒材,一些企业以不锈钢材为原料进一步再加工生产不锈钢带、焊管、线、丝等产品,也有一些小加工厂以废不锈钢可利用的边角料生厂弯头、螺丝、螺杆、化工配件等。
不锈钢是靠其表面形成的一层薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),氧原子继续渗入、继续氧化,而获得抗腐蚀的能力。一但有某种原因,这种薄膜遭到不断的破坏,空气或液体中和氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断的锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:不锈钢表面存积蓄含有其它金属元素的粉尘或异类金属颗料的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。