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在焊接后或者消除应力后，其抗零件及热处理有困难的零件 晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。 因添加Cu其成型性，特别是拔304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu 丝性和抗时效裂纹性好，故可进保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、行复杂形状的产品成形；其耐腐门把手、纺织加工机器。 蚀性与304相同。 304N1 18Cr-8Ni-N 304N2 18Cr-8Ni-N 316 18Cr-12Ni-2.5Mo 在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性构件、路灯、贮水罐、水管 降低，提高强度，减少钢材厚度。 与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。 因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。 316L 作为316钢种的低C系列，除与构件、路灯、贮水罐 海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母 316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别316钢有相同的特性外，其抗晶18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳 要求的产品。 界腐蚀性优。 321 18Cr-9Ni-Ti 409L 在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃-900℃温度下使用。 因添加了Ti元素，故其高温耐汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。 机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。 耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。 作为铁素体钢的代表钢种，热膨航空器、排气管、锅炉汽包 11.3Cr-0.17Ti-低C、N 蚀性及高温强度较好。 410L 铁 素 体 13Cr-低C 430 16Cr 430J1L 厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、胀率抵，成形性及耐氧化性优。 CD杆、筛网 在430钢中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。 耐热性、耐磨蚀性良好，因含有性优秀。 作为马氏体钢的代表钢，虽然强建筑外部装饰材料，汽车零件，冷热水供给设备。 洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。 钢 18-Cr0.5Cu-Nb-低C.N 436L C、N 18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低Nb、Zr元素，故其加工性，焊接马 氏 410 13Cr-低碳 420J1 度高，但不适合于苛酷的腐蚀环刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、境下使用；其加工性好，依热处螺母、泵杆、1类餐具（刀叉）。 理面硬化（有磁性）。 淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁餐具（刀）、涡轮机叶片。 21

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体 13Cr-0.2C 420J2 性）。 淬火后，比420J1钢硬度升高（有刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、钢 13Cr-0.3C 磁性）。

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第三章 不锈钢冶炼理论基础

第一部分 钢液中碳与铬的竞争氧化

当熔池中同时存在着铬及碳时，氧化的特征表现为两者的竞争氧化。这两个主要的氧化反应是： n[C] + n[O] = n{CO} （式1） K1 = P nCO÷ an[C] · an[O]

m[Cr] + n[O] = (CrmOn) （式2） K2 = a(CrmOn) ÷( am[Cr] · an[O]) 将式（1）与（2）相减，可得：

n[C] + (CrmOn) = m[Cr]+ n{CO} （式3）

式(3)就是钢液中碳、铬竞争氧化的表达式。若能控制热力学条件，使反应向右进行，则其综合效果为“降碳保铬”。相反，若在一定的热力学条件下反应向左进行，则综合效果为“脱铬保碳”。显然，对于不锈钢精炼来说，需要的是前者，而“脱铬保碳”只用于含铬铁水炼钢前的预处理——摇包脱铬中。

如果将式3)的平衡常数表达式作些变换，则就可以直接给出钢液中平衡的碳的活度： a[c] = n (am[Cr]3pnCO)÷ (K33a(CrmOn) = PCO3n am[Cr]÷(K33a(CrmOn)

考虑到[Cr]>9%时，m＝3, n＝4，并认为在钢液氧化过程中生成的铬的氧化物Cr3O4在渣中饱和析出，a(Cr3O4)≈1，则钢液中平衡的碳的活度可表示为：

//

a[C] = Pco 4 a3[Cr] ÷K3 = Pco3(a34[Cr] ÷K143) (式4)

式(4)明确地示出了碳与铬竞争氧化的热力学条件，即在一定含铬量的条件下，只要提高熔池温度，使K3增大，就可使平衡的碳活度降低；同理，降低Pco，也可获得较低的碳活度。

式(4)也表明，在同样的温度和压力条件下(K3及Pco一定)，钢液含铬量越高，则其对应的平衡含碳量也越高。这就是说，如果钢液含铬量提高，则要使含碳量降至同样的水平，就必须有更高的温度或更低的压力条件。

1、钢液中碳与铬

竞争氧化的实验关系 D．C．Hilty根据渣中(Cr3O4)趋于饱和时a(Cr3O4)≈1，以及大气下冶炼Pco＝1大气压的情况，对大量实验数据进行了整理，作了不同温度下的[%C]—[%Cr)平衡图，如图2．4所示。他发现在[Cr＝3～30%的情况下，1g[％Cr]／[%C]与温度有近似直线的关系，提出了以下实验关系式：

lg([%Cr]/[%C]) = –15200÷T +9.46 (式5)

以后作者又将此实验关系式修正为至今常用的经典近似式：

lg([%Cr]/[%C]) = –13800÷T +8.76 (式6)

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式(5)及(6)，除了假设Pco=1及a(CrmOn)＝1以外，还作了m=n＝1以及fcr=fc的近似。然而对于18-8型铬镍不锈钢的冶炼，由于钢中存在大量的镍，这将明显提高碳的活度而对铬的活 度影响不大，从而导致fcr≠fc，故上述两式应做相应的修正。镍对钢中[%Cr]/[%C)和温度关系的影响，见下图1。

Ni10%

5% 500 0% [%Cr] ÷ [%C] 200 100 50 20 1600 1700 1800 1900 2000

温度（℃）

图1 钢中镍对[%Cr]/[%C]与温度关系的影响

显然，在铬镍不锈钢脱碳精炼时，如果钢液中已含有10%。左右的镍，对降碳保铬是有利的。

Simkovich等考虑到镍对碳铬关系的影响，根据实验将式(6)修正为：

lg([%Cr]÷[%C]) = –13800÷（T + 4.21[%Ni] ）+ 8.76 （式7）

Turner等人根据自己对Fe-Cr-Ni-C系的试验研究，提出相应的关系式为： lg([%Cr]÷[%C]) = –14457÷T + 9.1019 + 0.01496[%Ni] （式8）

K.Ono,S.SugiWa等人根据在2吨电弧炉中进行100炉试验所得到的数据整理出如下回归式：

lg([%Cr]÷[%C]) = –8975÷T + 6.377 + 0.00911[%Ni] （式9）

如果Pco≠1大气压，则上述式(6)必须写成： lg([%Cr]· Pco÷[%C]) = –13800÷T + 8.76 （式10）

2、高铬钢液中碳的选择性氧化理论

向高铬钢液中 吹入氧气时，钢中碳与铬的氧化反应分别为：

3/2[Cr] + O2(g) = 1/2(Cr3O4) (s) （式11）

ΔF°Cr-O = –178400 + 53.42T

2[C] + O2(g) = 2CO(g) （式12） ΔF°C-O = – 66700 – 20.34T

两式合并，即得到熔池中[C]、[Cr]的竞争氧化反应式：

3/2[Cr] + 2CO(g) = 2[C] +1/2(Cr3O4) (s) （式13）

ΔF°Cr-O = –111200 + 73.54T 式（13）的平衡常数可表达为：

2

KCr–C = ( a1/2(Cr3O4)2a2[C])÷(a3/2[Cr]2PCO) （式14）

由于高铬钢液吹氧时，渣中(Cr3O4)很快饱和，有固体(Cr3O4)析出，故可以认为a(Cr3O4)≈1。这样，式（14）可改写为：

2

KCr–C = a2[C]÷(a3/2[Cr]2PCO)

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