世界特殊钢生产技术及设备发展趋势（五）
近十年来，由于特殊钢用户加工技术的改变，要求提高材料利用率和成品率、改善产品的性能和提高使用寿命，这些都对特殊钢的质量提出了苛刻的要求。另外，国际特殊钢市场还存在着激烈的竞争，在提高特殊钢质量的同时还必须不断地降低生产成本，以增强特殊钢产品的竞争力。为此，目前特殊钢生产技术正向着改善钢的洁净度、提高钢坯内部组织均匀性和提高表面质量、提高轧材尺寸精度、提高效率和降低消耗方向发展，并已取得显著的成效。下面仅对特殊钢种中的不锈钢生产技术及设备发展趋势进行描述。
不锈钢
从上世纪六十年代起，对不锈钢提出了更高的数量、品种和质量要求。西方国家的不锈钢产量年增长率达14%，日本的不锈钢产量年增长率为11%。预计未来全球不锈钢产量的年增长为5%-6%。在规格方面，发展仍将以板带为主，并将持续增长。汽车、家用电器、建筑等行业为不锈钢的主要用户。尽管铁素体不锈钢在汽车和家用电器应用很广，但是奥氏体不锈钢的需求量仍将增长。
不锈钢的生产技术和品种随着需求而变化。从不锈钢生产大国日本的JIS不锈钢标准的演变可以清楚地看出这种关系（见表5）。为获得高耐蚀性、形成性、强度和切削加工性能是二十多年来不锈钢的发展方向。
表5 日本JIS不锈钢标准中的钢种数目的变化
| 不锈钢类型 | 钢种数目（个） | ||
| 1972年 | 1981年 | 1991年 | |
| 马氏体 | 12 | 14 | 16 |
| 铁素体 | 5 | 11 | 12 |
| 奥氏体 | 23 | 39 | 49 |
| 双相不锈钢 | 1 | 1 | 1 |
| 析出强化 | 3 | 3 | 3 |
| 高耐蚀性 | - | 9 | 18 |
| 高成形性 | - | 4 | 7 |
| 高强度（高硬度） | - | 9 | 11 |
| 高切削性 | 2 | 3 | |
（1）高耐蚀性不锈钢
众所周知，第一个商品化的不锈钢是含铬量为13%的马氏体不锈钢，随后开发了奥氏体、铁素体和双相不锈钢。
最新的高耐蚀性不锈钢可分为两类：一类称为超级不锈钢，以新日铁的YUS270（20Cr-18Ni-6Mo-N）为代表，其耐蚀性与钛相当。YUS270的铬含量和钼含量较高，可有效地利用氮来改善耐蚀性，YUS270的热膨胀系数介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间。它可以应用于海水净化装置、化工厂、沿海氯化钠腐蚀严重的建筑等。铁素体不锈钢SUS447J1（30Cr-2Mo）也是一种超级不锈钢。
另一类是高洁净度的铁素体不锈钢。通过增加铬和钼的含量，降低碳和氮含量，可改善耐蚀性和成形性。典型的高洁净度铁素体不锈钢有新日铁的YUS220M（22Cr-1.5Mo-Ti-Nb）、YUS190和YUS190L（19Cr-2Mo），其它不锈钢的铬和钼含量略有变化。YUS260（20Cr-15Ni-3Mo-Cu-N）、YUS110M（18Cr-12Ni-2Si-Mo-Cu）和YUS27A-M（17Cr-7Ni-2Cu-Si）是最新开发的高耐蚀性不锈钢。
复合添加钛和铌可以阻止作为腐蚀源的非金属夹杂物析出，促使钛形成氧化物钝化膜，从而改善耐蚀性。新日铁已经在YUS190和YUS220M中采用此技术。
据报道，复合添加Ti、Nb和Al可以提高耐蚀性。已经发现传统上认为有害的元素S可以提高低铬不锈钢的抗晶间腐蚀能力，其作用与氮改善奥氏体不锈钢的耐蚀性的作用相同。未来改善耐蚀性的研究将主要集中在夹杂物的控制表面防护涂镀层上。
（2）高成形性不锈钢
一般认为不锈钢难以成形。铁素体不锈钢的塑性较差。而奥氏体不锈钢的强度虽高，但是具有高的热膨胀系数，不利于包括焊接在内的成形加工。
降低碳含量和氮含量可以明显改善成形性，在一定条件下可以改善深冲性能。例如，SUS430的γ=1.0，而低碳的SUS430D的γ=1.6，同时可以将延伸率稳定在30%以上。连轧YUS436S的γ值明显改善，特别是经大直径的轧制后，与SUS304不同，在适当的冲压条件下，上述这些新型铁素体不锈钢可以超深冲加工。超高洁净度Fe-Cr合金具有较好的成形性，在铬含量达18%的不锈钢中可以得到大于36%的延伸率。
伴随着不锈钢盘圆产量的增长，加工方法由切削变为锻造，开发具有优良冷锻性能的新型不锈钢SUSXM7。还开发了添加S、Pb、Se的易切削不锈钢和临界压缩比改进钢。
近来正在研究可润滑不锈钢薄钢板。在表面涂上有机涂层的钢板可以在没有润滑油或保护层的情况下成形，在改善工作环境和降低生产成本的要求下可望有许多用途。新日铁与Tokai钢厂使用开发了了名为“Guardcoat”的有机涂层，应用于不锈钢。
（3）高强度和高硬度不锈钢
为铁路车厢开发的SUS301L改型不锈钢可以作为高强度和高硬度的结构材料，如汽车的垫片和压力板。对于公共工程和建筑构件，开发了具有良好耐蚀性的马氏体不锈钢YUS550（13Cr-2Ni-2Mo），它可应用于水泥冲孔而无需钻孔。在SUS316基础上添加氮的SUS316FR（16Cr-12Ni-2Mo-0.09N）可用于快速增殖反应堆，并有望应用于需要高温强度和蠕变强度的场合。添加铌的铁素体不锈钢YUS180H（19Cr-0.8Nb）和YUS340-MS（14Cr-0.5Mo-0.3Nb-Ti）具有高的高温强度，可用于汽车排气系统。
（4）耐热和抗氧化不锈钢
高铬不锈钢具有耐热和抗氧化性。添加Al和Si可以进一步改善高铬不锈钢的耐热性和抗氧化性。YUS710（25Ni-13Ni-2Si-Mo-N）和YUS731（19Cr-13Ni-3Si-0.7Cu）是耐热和抗氧化的奥氏体不锈钢，缺点是高温下出现膨胀。对此，新日铁开发了低膨胀的HOM125（15Cr-4Al）和YUS415S（12Cr-2Si-Al）铁素体不锈钢。添加了Cr、Al和稀土元素的YUS205-M1（20Cr-5Al-REM）不锈钢用于汽车排气净化装置，在温度高达950℃下具有耐热性和抗氧化性。
涂有耐热树脂的不锈钢已经商业化并用于温度约为260℃的灶具等。微波炉的内衬要求采用能够随550-600℃温度的耐热预涂层材料。针对此类用途，未来需要开发既耐热又有良好成形性的不锈钢。
（5）高氮不锈钢
添加氮可以提高不锈钢的强度和韧性，改善耐蚀性。从1988年到1998的十年间已经召开了五次相关议题的国际会议。采用AOD冶炼的高锰奥氏体不锈钢中的氮含量最高达0.5%，如Carpenter的18-18plus；采用加压ESR法可以将钢中氮含量提高到1%左右，如JSW的18-18N。在Ni-Cr不锈钢中氮的溶解度相对小一些，采用加压ESR法冶炼的奥氏体不锈钢的氮含量在0.5%左右，如RS561。氮在马氏体不锈钢中的溶解度最小。
目前不仅需要研究不锈钢中氮的溶解度对性能的影响，更需要研究向不锈钢中添加氮的既经济又有效的方法。（mysteel.com 资讯部编辑 请勿转载）
