奧氏體不銹鋼(gang)采用降低碳含量的方法,能克服敏化態晶間腐蝕敏感性等缺點,早已為人們所知。1932年在法國已經出現含≤0.02%C的超低碳18-8不銹鋼,但大規模工業生產,則是在40至50年代氧氣煉鋼技術的應用之后才實現。直至50年代末,世界上也只有少數特殊鋼廠能用電(弧)爐生產超低碳不銹鋼。1960年前后,美國和蘇聯分別將超低碳(美國≤0.03%C,蘇聯≤0.04%C)不銹鋼納入國家標準。我國于1964年至1965年開始用電(弧)爐工業生產超低碳(≤0.03%C)奧氏體不銹鋼。但因電爐冶煉超低碳不銹鋼的難度大、成本高等原因,仍受很大限制。60年代末爐外精煉技術的發展,如1968年美國AOD法精煉爐的首次投產,為70年代超低碳不銹鋼的大規模生產和廣泛應用開辟了嶄新的道路。
我國在80年代,由于爐(lu)外精煉設備的普及,超低(di)(di)碳(tan)不(bu)銹鋼已進入了大量推(tui)廣應用的新時(shi)期。從而為采用低(di)(di)碳(tan)和超低(di)(di)碳(tan)不(bu)銹鋼取代已過(guo)時(shi)的1Cr18Ni9Ti等含鈦不(bu)銹鋼奠(dian)定了物質技術基礎。
眾所周知,降低(di)碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)至(zhi)碳(tan)(tan)(tan)在敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)范(fan)圍(wei)奧氏(shi)體中的(de)(de)固溶(rong)極限以下,便可消(xiao)除敏(min)化(hua)態晶間腐蝕(shi)的(de)(de)傾向。但(dan)是(shi),碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)固溶(rong)度(du)及碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)析出(chu)動力學(xue),受鋼種化(hua)學(xue)成(cheng)分及加熱過程等多方(fang)面因(yin)素(su)影(ying)(ying)響。實用上(shang)確定允(yun)許最(zui)高碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)更為(wei)重要(yao)。如隨(sui)著(zhu)鎳、硅等元素(su)含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增加,降低(di)了碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)固溶(rong)度(du),促(cu)進了碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)析出(chu)。故需要(yao)將碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)控制在更低(di)范(fan)圍(wei)內(nei)。奧氏(shi)體不銹鋼中鉻和鎳的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)配比對不產生晶間腐蝕(shi)的(de)(de)臨界碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)影(ying)(ying)響示(shi)于圖1-2-3上(shang)。
避免出現晶間腐蝕的臨界碳含量不是絕對的,而是相對于具體鋼種成分、介質條件、敏化溫度和加熱時間等因素。通過實驗可以測定具體鋼種的溫度、時間和敏化(晶間腐蝕)關系曲線,即所謂TTS曲線是十分有用的如圖1-2-4所示。可以根據實際需要,合理選擇與控制碳含量的級別和加工、焊接等工藝過程。例如,對18-8(非穩定化)不銹鋼嚴格來說,一般碳含量≤0.015%時才能消除晶間腐蝕敏感性。但對只經受短時間焊接受熱的鋼材而言,選用標準超低碳含量(≤0.03%),焊后也不進行熱處理,基本上可以避免第一、二代不銹鋼焊后出現的熱影響區和刀口腐蝕等缺點。實際上,對于不苛刻的受熱和腐蝕條件,采用低碳型(但應控制碳小于0.05%以下)的鋼并非不可;對于苛刻條件或要求更高的情況,最好將碳含量控制在≤0.02%C以下。總之,對于產生晶間腐蝕的強腐蝕環境中使用,一般應選用超低碳奧氏體不銹鋼。最有代表性和通用性的鋼種,就是我國GB 00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2(相當美國AISI 304L不銹鋼(gang)和316L不銹(xiu)鋼)。也是第三代不銹鋼的典型代表。