高氮钢种的研发

TOT一笑而过

　　20世纪90年代以后，基于航空、航海、建筑以及低温工程和压力容器等领域对高氮钢性能的要求，各国陆续开发了多种新型廉价的高氮钢种，氮含量可高达1.0%以上，从而使高氮钢的发展又出现一个新的高潮。
　　一.不含Ni的高氮不锈钢。1kg的N可代替6~20kg的Ni，N是最便宜的合金化元素，其价格仅为0.10美元/kg，而Ni的价格为9~43美元/kg，而且还在不断上涨。加入价值1美元的10kg的N，其作用等同于价值500美元的Ni，而钢的强度提高了至少3倍，重量却降低了。显然，用N代替Ni具有很高的经济价值。而且，Ni为致癌物质，用N代替Ni符合环保要求。因此，开发不含Ni的高氮不锈钢是高氮钢的研发重点。比如，高氮钢Cr18Mn12N是用0.7%的N代替10%的Ni，其成分更加均匀化，晶粒更加细化。新钢种的强度是传统不含氮钢的2~2.5倍，并且具有很强的抗点状腐蚀性。这种高强度，高冲击韧性的高氮钢可以用来开发新型的建筑材料，也可以取代部分现有钢种，如取代18-8或18-10类型的含Ni不锈钢。
　　二.非磁性耐热高氮不锈钢。如钢种Cr18Mn20N，06Cr18Mn20VN，含Ni为1%，抗拉强度为830Mpa，延伸率为25%，断面收缩率为30%。经过冷塑性变形后钢的强度可得到大幅度增加，屈服强度可达1800MPa，是高合金钢Cr18Ni19Mo3Nb的2~3倍。从价格上看，含有19%Ni的传统钢的吨钢价格为1800美元，而含氮为1%，锰为20%高氮钢吨钢价格仅为430美元。而且，650℃下的高耐热强度可维持10小时。
　　三.非磁性耐磨高氮钢。乌克兰开发的Mn13N与碳钢相比，其屈服强度提高了几乎两倍，作为一种耐磨和非磁性材料，它简单并且便宜，一百年来一直处于重要的地位。一般来说，高氮钢的耐磨性提高了20%~70%，对于塑性变形零件可提高70%。高氮钢Mn13N在工业上主要用于：污水排放系统，铸造螺钉的替代品，铁路道岔板螺钉等。
　　四.用于核反应堆的高氮钢。用于静止和非静止核反应堆的传统奥氏体不锈钢含有Ni，而Ni由于反应堆的放射性会损失部分电子，在这种情况下将得到钴的同位素和“氦膨胀”现象。氮没有同位素，含氮的奥氏体不锈钢不含易放射性元素，且强度比普通钢高2~3倍。俄罗斯成功地开发了用于核反应堆的主要螺栓和其他紧固件的高强度结构钢，与传统钢相比，高氮钢的强度高出了70%，且冲击韧性相同。这可以解决核反应堆的主要螺栓的强度不足问题，避免了频繁的维修。
　　我国中科院金属所研究开发了含氮医用无镍奥氏体不锈钢(Fe17Cr14Mn2Mo0.46N)，与传统医用316L不锈钢相比，具有更为优良的综合力学性能、耐体液腐蚀性能和生物相容性。此外，中科院金属研制成功的高强度抗氢钢(HR-3)在核技术领域获得了应用。由一重集团、二重集团与科研院所联合攻关研制出的Mn18Cr18N护环钢，己经进入商业化应用阶段，如用于300MW以上的大型火力发电机。

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只有这样中国才有自己的话语权

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还是品种少吧，一般行业几乎没有过含N的钢才啊。

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中国的国情是需要低价的高性能钢，所以这行业一直没有发展起来，做为齿轮用钢，用来用去还是20CrMnTi。以致于老搞齿轮的想换材料都没有办法换，连热处理的同行也只认这种材料，别的材料一上就出问题了。真难。在厂里几十年，只熟悉20CrMnTi和40Cr,一种是做齿轮的，另一种是做轴类产品的。

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一般行业几乎没有过含N的钢

纪永君

什么时候用于民用，特别是农用件，不怕水不怕锈。价格便宜