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        不銹鋼結構簡介及主要合金元素
        發布者:不銹鋼管廠(www.modeleweddings.com) 發布時間:2021/5/5 閱讀:378

          伴隨著經濟的迅速發展,普通碳素鋼和低合金結構鋼(普通鋼)結構得到廣泛應用,相比鋼筋混凝土結構發揮了鋼材輕質高強、韌性和塑性良好的優點。然而,由于普通碳素鋼和低合金結構鋼耐腐蝕性能很差,導致鋼結構在使用中不可避免地需要進行全周期防腐處理,這一方面會增加成本,另一方面仍不能完全解決腐蝕問題。腐蝕會導致鋼構件凈截面面積不斷減小,承載能力降低,進而影響整個結構的安全性。

         

          不銹鋼材料在20世紀初首次被發現,如今已廣泛應用于軍事工業、航空航天、鉆井平臺、跨海大橋及建筑裝飾行業,除了具有普通鋼的優點外,還具有耐腐蝕、美觀、耐火、延性好、維護費用低等特點,越來越受到建筑師的青睞。目前,已有多個國家和地區發布了不銹鋼結構設計規范,其中,美國規范(SEI/ASCE8-02) 和 澳大利亞/新西蘭規范(AS/NZS4676:2001) 適用于冷成型不銹鋼結構的設計,歐洲規范(EN1993-1-4:2006) 和中國規程(CECS410:2015) 則適用于冷成型及焊接成型不銹鋼結構的設計。然而,由于不銹鋼焊接結構設計規范缺乏足夠的研究支撐,相關建議設計公式的適用性還有待進一步驗證。

         

        一、穩定鐵素體元素

         鉻是不銹鋼中最重要的合金元素,只有當鉻的原子比達到1/8時,電極電位才會跳躍式地增高,耐蝕性才會明顯提高,所以鉻含量至少要達到11%以上,含量越高耐蝕性越好。

         

         鉬可以增強鋼的鈍化作用,從而提高鋼的耐腐蝕性能,包括全面腐蝕和點蝕。鉬還可以提高不銹鋼在高溫時的強度,但鉬的含量不能加得太多,超過6%就會生成鉬的第二相,使鋼的脆性增加。

         

         鈦和鈮是穩定鐵素體元素,同時也是強碳化物形成元素,比鉻更容易形成碳化物,因此鋼中的碳會先與鈦或鈮結合,對鉻形成保護,從而提高耐晶間腐蝕性能和耐高溫性能。但由于鈦和鈮是鐵素體形成元素,可能會使鋼中產生少量鐵素體。

         

        二、穩定奧氏體元素

         

         鎳是主要的奧氏體穩定元素,在低碳的鎳鋼中,要獲得純奧氏體組織,鎳含量要達到24%以上。當鎳和鉻共同存在于鋼中時,鎳的作用會發生很大變化。如在含17%鉻的鐵素體不銹鋼中加入8%鎳,就可以獲得單相奧氏體組織。鎳在不銹鋼中配合鉻才能更好的發揮作用,改變不銹鋼的組織,使不銹鋼的可加工性能和耐腐蝕性能得到很大提升。

         

         由于鎳價格高且對人體健康有一定影響,所以有用其他奧氏體穩定元素代替鎳的趨勢。錳是穩定奧氏體的元素,可以加入生物醫學的不銹鋼中取代部分鎳,其效果相當于鎳的1/2。氮是一種強烈擴大奧氏體區的元素,其效果相當于鎳的25~30倍。加入氮與錳,共同作用取代部分鎳,可以達到節約鎳的效果,但加入的氮一般不超過0.2%,過高的氮會生成氣孔等缺陷。

         

         銅能提高奧氏體的穩定性,但作用效果不大。加入銅可以提高耐蝕性,特別是與鉬一起加入,顯著提升了不銹鋼在硫酸中的耐蝕性。在沉淀強化不銹鋼中還可以形成富銅的第二相,從而提高強度。

         
         

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