太钢超纯铁素体不锈钢介绍

电阻率 密度 平均热膨胀系数 热传导率
10-8Ω·m g/cm3
10-6/ ℃
W/m ℃
59
7.75
12.3
32.9
59
7.73
12.3
26.1
60
7.71
10.3
26.1
60
7.71
10.3
26.1
48
7.73
11.6
23.6
60
7.75
10.1
23.4
60
7.73
10.1
23.2
72
7.93
18.7
≥30 48
≥22 35
≥22 38
≥20 39.3 ≥20 34.5 ≥20 34.5
硬度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HRB HV ≤80 ≤175
70 ≤90
130 ≤180 134 ≤200
≤96
130 ≤200 170 ≤230
78 160 ≤96 ≤230
83 162 ≤96 ≤230
83 162
冷弯 d=2a（180°）
不锈钢和不锈铁？
长期以来，中国乃至亚洲地区（不包括日本）在使用不锈钢方面形 成了一个误区，也就是习惯用磁性来判断不锈钢的品质，认为无磁的奥 氏体是不锈钢，有磁的铁素体就不是不锈钢，是不锈铁，这个错误的理 念曾导致了中国的不锈钢消费中奥氏体钢占90%，造成极大的资源浪 费，这是也国内制品企业大量使用200系的原因。
60.0
材料的导热性能较SUS304优
越 ，更节能、更省时间。
40.0
TTS443
3 layer clud steel
20.0
SUS304
温度
0.0
0 1 2 3 4 5 61107.0 8 9 10 11 12 Heating time (min.) TTS443
10.07分钟
(℃)
105.0
TTS443/AL/430三层钢
对低铬或中铬含量的超纯铁素体不锈钢可在550-1000℃使用，而高 铬超纯铁素体不锈钢禁止在中温和高温长期使用。
低温脆性：限定使用范围≥－40℃～－60 ℃。 超纯铁素体不锈钢，特别是中、高Cr超纯铁素体不锈钢，因厚度尺 寸效应的影响，从韧性考虑不能大于7mm。一般在焊接条件下尺寸厚 度：≤3mm。
太钢超纯铁素体不锈钢主要钢种及典型应用
钢种
TTS443M TTS439 SUS444
409L 436L 439M 441 TTS429 TTS-1 TTS445 TTS445J1 TTS445J2 TTS446
典型成分：（%）
Cr
Mo
Ni
Nb
20.8
—
(0.28)
0.19
17.2
—
—
0.22
17.8
焊接性
• 由于减少了不纯物质碳、氮元素，同时添加了具有稳定化作用的 钛元素，焊接部耐腐蚀性十分优越。
合金钢：低合金钢(合金元素总含量≤5%)；中合金钢(合金元素 总含量＞5-10%)；高合金钢(合金元素总含量＞10%)。
II. 按金相组织分类
铁素体钢；贝氏体钢；马氏体钢；奥氏体钢。 III. 按用途分类
弹簧钢、轴承钢、结构钢、耐磨钢等。 IV. 按冶炼方法分类
………
不锈钢
——是低碳合金钢
•大多数不锈钢的含碳量均较低，低于0.2%；此外，不锈钢的耐蚀性随 含碳量的增加而降低。 •不锈钢中的主要合金元素是铬( Cr)；只有当Cr含量达到一定值时，钢 才有耐蚀性。因此，不锈钢中Cr含量均在11%以上。另外，不锈钢中 还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si等元素。
晶体结构
冷却
加工硬化 快速冷却
体心立方
面心立方
四方
Cr、Mo、Nb和Ti等是铁素体形成元素，Ni、C、N、Cu、Mn等是奥
氏体形成元素。通过调整化学成分来获得期望的钢种。
晶体结构决定了钢种特性。不锈钢的物理性能，比如铁素体和马氏 体不锈钢具有磁性以及较低的热膨胀系数；力学性能，比如铁素体不锈 钢高的深冲性和低的胀性加工以及在成形过程中表面出现的起皱现象都 是由它的晶体结构决定的。这些性能是无法改变的，只能加以利用，取 长补短。
水箱、太阳能
0.1
排气管冷端
0.14
排气管冷端
0.18
排气管冷端
0.15
排气管热端
—
排气管热端
0.22
油箱
0.2
烤箱
0.2
太阳能、电热水器
0.18
换热器、幕墙
0.15
滨海电站冷凝管
钢种 409L 429 439 441 436L 444 443
标准 典型 标准 典型 标准 典型 标准 典型 标准 典型 标准 典型 标准 典型
1.89
—
0.24
11.2
0.14
17.4
0.96
—
0.17
17.5
—
—
0.22
17.8
—
—
0.45
15.2
Si：0.85
—
0.48
21
—
—
0.13
21
—
0.30
0.2
21.5
0.8
—
0.2
22.3
1.8
—
0.3
27.2
3.5
2.20
0.25
用途 Ti
0.18
电梯、装饰、制品
0.12
电梯、装饰
0.15
200系不锈钢是铬锰氮系不锈钢，最早开发于二战时期。当时是为 解决战争期间镍供应量不足而生产的一种不锈钢的替代品。二战结束 后，在欧美国家200系不锈钢一直在有限的范围内使用，一般用于生 产旗杆、汽车轮毂等产品。目前200系国内成分牌号混乱，完全背离 了开发初衷。
苏泊尔质量门事件不值得我们反思？
铁素体钢 、奥氏体钢和马氏体钢
完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好 完好
钢种
409L 429 439 441 436L 444 443 304
物理性能
弹性系数 103N/mm2
201
201 200 200 212 226 213 193
比热 J/Kg·℃
460
468 460 460 433 460 460 502
交货
太钢超纯铁素体的开发过程
上世纪90年代后期就开发409L等铁素体不锈钢； 2003年在二钢50万吨不锈钢项目改造完成后具备开发超纯铁素体不锈 钢的装备条件和能力。 2003年低开始开发409L、444、436L等超纯铁素体不锈钢； 2005年解决了VOD冶炼超纯铁素体不锈钢碳氮控制和脱氧工艺技术； 2007年解决了超纯铁素体不锈钢的铸坯横裂问题； 2008年大幅改善了超纯铁素体不锈钢的热卷粗糙问题； 2009年二钢南区专业、批量、稳定生产； 目前开发的钢种：排气系统（409L、429、436L、439M、441）、装 饰（439、443）、水系统（444、445\445J1\445J2）、446、含锡 钢。
从基本概念出发，不锈铁这个说法就是错误的。
不锈钢的耐蚀机理
•不锈钢的耐腐蚀性是相对的，有条件的；容易在含C1-、Br-、 I-、ClO4的溶液中发生点腐蚀，当有Cu2+、Fe3+、Hg2+等重金属离子存在时，腐 蚀加剧。 •点蚀当量=Cr%+3.3Mo+16N%，可用于不锈钢耐腐蚀性能的简单评 价。 •不锈钢应用手册中的不锈钢耐蚀数据只是实验室的试验结果，与实际 介质环境出入大，需具体问题具体分析。
能，主要用于制作电器仪表中的电磁元件和电磁铁芯等；
碳含量高于2.11 wt.%的合金称为铸铁，具有优良的铸造性、耐
磨性、切削加工性和消震性，并且价格较低。常用于机床床身、 暖气片、汽车底盘、井盖等；
碳含量介于0.0218-2.11 wt.%的铁碳合金称为钢。
钢的分类
I. 按化学成份分类
碳素钢：低碳钢(C≤0.25%)、中碳钢(C≤0.25-0.60%)和高碳钢 （C≤0.60%）。
不锈钢的选择
选择不锈钢既要考虑其一般的耐腐蚀性能，又要考虑其耐局部腐蚀的 性能，比如螺钉和螺栓在接触面容易发生缝隙腐蚀。
不锈钢的力学性能数据基本上都是在无强烈腐蚀介质作用的大气环境 中测得的。在腐蚀介质作用时，不锈钢的某些力学性能，例如疲劳性 能将显著降低。在静拉伸应力与介质(包括湿态或水介质）作用下， 某些不锈钢会在远低于其强度极限的情况下断裂。
16.2
成形性能
成形性能
TTS443的成型性能对比
钢种
屈服强度 （MPa）
抗拉强度 （MPa）
延伸率 （％）
r值
硬度（Hv）
圆锥杯突 （mm）
TTS443
330
480
33
1.5
153
38.6
304
260
645
60
1.0
185
37.7
430
320
490
29
1.2
170
35.0
• TTS443有优异成型性能，可以满足制 品冲压要求。
三、太钢超纯铁素体不锈钢的开发情况
超纯铁素体不锈钢成份设计思想
超低碳、氮 铌、钛双稳定
超纯铁素体不锈钢制造工艺技术难点
超低碳氮； 脱氧工艺； 铸坯横裂； 热卷粗糙； 连续退火； 酸洗困难。
工艺路线
予处理纯铁水
K-OBM-S
VOD
LF
铸坯热修磨
热连轧轧制
连续退火
廿辊轧制
冷线
平整
纵切检查
拉矫
板坯连铸 热线
SUS304
10.15分钟
10.97分钟
温度
卖点：可推广到
100.0
与电磁炉配套使
95.0
用的制品企业
90.0 9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
加热时间(分钟)
耐腐蚀性能
446
焊接性
为了确保良好的机械性能、耐蚀性能，需注意以下几点： • 热输入合适。焊接时如果热输入过大，可导致晶粒变大，影响 钢板韧性，同时因铬的烧损将导致耐腐蚀性能降低； • 气体保护。为防止钢板表面氧化、渗氮，需要氩气保护。 • 防止碳污染。钢板表面的油脂等会导致渗碳，焊前必须清理干 净。 • 焊丝：为防止焊接金属中碳元素增加，请使用308L和309L及更 高牌号的焊丝（主要填补Cr或Mo的损失）。
现代超纯铁素体不锈钢的内涵 碳氮极低→满足使用加工性能要求;
铌、钛稳定化，进一步提高耐蚀性、成形性和焊接性； 铬含量：低铬(10.5-15%)、中铬(15-22%)和高铬(22-32%); 在使用温度下其金相组织为铁素体组织。
超纯铁素体不锈钢的优点
优良的耐应力腐蚀、耐各种局部腐蚀性能及良好的抗氧化性介质 均匀腐蚀能力（包括高温氧化性）； 密度低，重量相同的情况下，可节约材料2.5％； 导热性能好； 热膨胀系数小； 弹性模量大。 良好的加工性能；
Rp0.2 MPa
≥175 225 ≤360 245 ≥195 275 ≥205 280 ≥245 308 ≥245 307 ≥245 307
机械性能
Rm MPa
≥360 425 ≥380 445 ≥360 420 ≥450 460 ≥410 522 ≥410 534 ≥410 534
A%
≥25 46
太钢超纯铁素体不锈钢介绍
山西太钢不锈钢股份有限公司
提纲
一、钢铁的基本知识介绍 二、超纯铁素体不锈钢介绍 三、太钢超纯铁素体不锈钢的开发情况 四、超纯铁素体不锈钢的应用 五、新产品——高成形性经济型含锡超纯铁素体不 锈钢介绍
一、钢铁的基本知识介绍
钢与铁
钢与铁均是铁碳合金
碳含量少于0.0218 wt.%的合金称为工业纯铁，具有优异的磁性
关注不锈钢的物理性能，比如磁性。对于制造容器、塔、槽等设备衬 里的不锈钢，它们的膨胀系数，对于制造各种热交换设备的不锈钢， 它们的导热系数等都是选材的重要条件。
不锈钢的后续加工工艺，如焊接、冷弯、深冲、机加工等也是选材时 需要考虑的。
不锈钢的使用与维护
尽量放置在干燥清洁的地方。 表面质量对不锈钢的成功使用起着非常重要的作用。良好的表面质量 不仅可以提高不锈钢的可清洁性，还可以减少腐蚀。比如2B和BA板。 选用含碘杀菌剂，如碘伏和硝酸作为不锈钢器皿及设备的消毒剂；尽 量不要使用次氯酸类和四价铵盐消毒剂，使用时消毒时间要短且用水 大量冲洗。 如果不锈钢设备在检修时如发现表面出现腐蚀，经常是缝隙腐蚀，要 及时对腐蚀的表面进行清理。
冷加工硬化倾向低，对于较大的冷变形，一般不需中间退火； 易于冷弯、冲压、卷边、旋压、冷锻和切削； 优良的深冲性能。
超纯铁素体不锈钢的缺点
475℃脆性：
在400～540℃长期停留和加热后会出现脆性。强度、硬度提高，塑性、 韧性下降，耐蚀性也降低。
防止措施：
不在475℃附近长期停留和使用；17%Cr不高于350℃，25%Cr不高于 250～300℃；产生了475℃脆性，可通过高于540℃加热后快冷来消除。
• 目前供到苏泊尔、江门日盈制品企业等 知名厂家。
• 开发注意事项：对非均匀变形产品（如 椭圆形、水槽）及变形复杂的产品（如 洗碗机底盖、抽油烟机罩）需谨慎推 广，下一步将开发深冲型超纯产品。
TTS443的导热性能
100.0
以煤气炉煮沸2公升水 测试结果。
(℃)
80.0
以煤气加热时， TTS443
二、超纯铁素体不锈钢介绍
传统铁素体不锈钢的缺点 脆性转变温度高; 室温、低温韧性差; 缺口敏感性高； 晶间腐蚀敏感； 加工性能差; 焊接性差。
唯一解决办法
降低间隙原子碳、氮量 冶炼工艺难度增加
超纯铁素体不锈钢的概念
定义：是指碳、氮等间隙元素含量极低的铁素体不锈钢。 C+N≤120ppm-400ppm(250ppm，150ppm)； 在任何温度下其金相组织呈铁素体组织； 铬含量17-30％和钼含量0-4％的铁基铬钼合金。