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不锈钢丝生产工艺技术
不锈钢是20世纪重要发明之一,经过近百年的研制和开发已形成一个有300多个牌号的系列化的钢种。在特殊钢体系中不锈钢性能独特,应用范围广,起其它特殊钢无法代替的作用。而不锈钢几乎可以涵盖其它任何一种特殊钢。
不锈钢合金含量高,价格比较高,但使用寿命远远高于其他钢种,维护费用少,是使用成本最低的钢种。不锈钢回收利用率高,对环境污染少,是改善环境,美化生活的绿色环保材料。
不锈钢的生产和使用在一定程度上反映出一个国家或地区经济发展水平和人民生活水平。不锈钢的发展几乎不受某个特定行业发展的影响,而与国家和地区GDP(国民生产总值)的增长密切相关。我国是一个发展中国家,近年来GDP值以每年7%~8%的速度稳步上升,国内不锈钢表观消费量一直以每年15%左右速度递增,2001年中国不锈钢表观消费量已达225万吨。预计未来几年这种增长势头将有增无减,不锈钢市场前景一片光明。
不锈钢丝是不锈钢产品系列中一个重要品种,主要用作制造业的原材料。我国经济目前以制造业为支柱,所以我国不锈钢丝消费量在不锈钢总消费量中所占比重要高于发达国家。%,%,%~%的水平。根据2001年调查资料全国不锈钢丝表观消费量为11万吨,%,%,%,%,%,%,%,%。如果按钢的组织结构来划分,我国奥氏体不锈钢丝:铁素体不锈钢丝:马氏体不锈钢丝消费比例为65:10:25,而日本三者比例为70:18:12,由此看出消费水平尚有一定差距。
相对于其他品种,不锈钢丝属于投资少,见效快的产业。近年来国内不锈钢丝生产企业如雨后春笋般的发展起来,尽管如此生产增长仍赶不上消费的增长,每年不锈钢丝的进口量一直维持在2万吨左右。发展不锈钢丝生产,提高不锈钢丝产品质量水平是制品行业面临的一项重要而迫切的任务。
1. 不锈钢的特性、用途及品种
不锈钢是指一些在空气、水、酸性溶液及其它腐蚀介质中具有较高化学稳定性,在高温下具有抗氧化性的钢。不锈钢的耐腐蚀性能和抗氧化性与其化学成分密切相关。
、化学成分对不锈钢的组织和性能的影响
铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素
为什么铬能决定不锈钢的耐腐蚀性能?是不是含铬的钢都是不锈钢?回答这个问题必须从金属腐蚀说起。
金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。在高温下金属直接与空气中的氧反应,生成氧化物,是一种化学腐蚀。在常温下这种腐蚀进行得很缓慢,金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。
电化学腐蚀的本质是金属在介质中离子化。以铁为例,电化学腐蚀过程可表示为:
Fe-e=Fe++
一种金属耐电化学腐蚀的能力,决定于本身的电极电位。电极电位越负,越易失去电子,发生离子化。电极电位越正,越不易失去电子,不易离子化。常见金属的标准电极电位如表1-1。
表1-1 常见金属的标准电极电位
金属
Al
Ti
Mn
Zn
Cr
Fe
Co
Ni
Pb
Cu
Ag
Au
电位
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
铬提高钢耐腐蚀性能的第一个原因是铬使铁-铬合金钢的电极电位提高。当铬含量达到1/8、2/8、3/8……原子比时,铁-铬合金钢的电极电位呈跳跃式的提高,这种变化规律叫n/8定律,如图1
-1所示。
当铁-%(1/8)第一个突变值时,基体在FeSO4溶液中的电极电位由-+,%的原子含量作为不锈钢的最低含铬量,换算成重量百分比则为: %×(铬原子量/铁原子量)=%×52/=% %的钢,一般不叫不锈钢。
铬提高钢的耐蚀性能的第二个原因是铁-铬合金钢在氧化性介质中极易形成一层致密的钝化膜(),这层钝化膜稳定、完整,与基体金属结合牢固,将基体与介质完全隔开,从而有效地防止钢进一步氧化或腐蚀。但在还原性介质中,这层膜有破裂的倾向。
一般说来,不锈钢的耐蚀性能和抗氧化性能是随铬含量的增加而增加的。从表1-2可以看出,铁-铬合金钢在海洋大气中的腐蚀随铬含量的增加而减少。图1-2显示铁-铬合金钢在1000℃时,氧化失重与铬含量的关系。
表1-2 铁-铬合金钢在海洋大气中腐蚀率与铬含量关系
铬含量,%
1
2
3
5
7
9
12

失重m