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316不锈钢方管的应用性能分析

来源:316不锈钢方管   时间:2019-4-26 14:06:29

    316不锈钢方管兼具高强度及高塑性,当其强度为600MPa时,延伸率可达30%以上,而同为先进汽车钢的双相钢达此强度时,延伸率仅在20%左右,故在1990年316不锈钢方管曾被看作是新一代有应用前景的汽车结构用钢。但在文献中,这种钢在先进汽车中的使用率仅是双相钢的1/20。这说明该钢在制造和应用方面,可能存在某些问题而影响了其应用的推广,316不锈钢方管厂为了探索这种反常现象的原因并试图解决之,在热力学和动力学辅助下,笔者及合作者进行了如下的工作。

    早期的316不锈钢方管的成分一般为:C~0.2%,Mn~1.5%,Si~1.5%。较高的锰含量有利于保持奥氏体不锈钢管的稳定性,而奥氏体的稳定性正是保持相变塑性的重要因素。很高的硅量可有效提高碳在渗碳体中的活度系数,抑制冷却过程及过时效中贝氏体转变期间渗碳体的析出、奥氏体中碳含量的降低和随之而引起的稳定性降低。在上述成分条件下,在现代的连续退火生产线上并不难实行316不锈钢方管的顺行生产,但该厚壁钢管中大量的硅易与退火炉气氛中的氧反应,生成二氧化硅附着于钢板表面形成所谓的“红锈”而使热镀锌难以进行,而现代汽车板,往往要求是在镀锌后使用。于是,不能热镀锌便是上述316不锈钢方管的重要缺点。另一方面,厚壁钢管的碳当量也较高,焊接性相当差,而可焊性是汽车结构件的必要应用性能,可能正是由于这两方面原因,使得316不锈钢方管在当今汽车中的应用远不及强塑性远差于它的双相钢。

    方管厂为解决可镀性问题,Meyer等首先研究了以铝代硅制作316不锈钢方管并成功在阿赛罗集团、蒂森集团生产。本文作者与文献的作者之- De Cooman等探讨了以铝代硅的热力学和动力学机制。但该钢中有高达1%以上的铝,在薄板坯连铸时需高度注意,操作不当时过高的铝含量会生成大量氧化铝,夹杂于厚壁钢管中易造成水口堵塞,可另辟途径设计和生产可镀锌316不锈钢方管。另外,方管的碳当量过高是造成可焊性差的原因,因此在设计新型的316不锈钢方管时,降低锰、硅含量,必要时,碳量亦需降低。

    在元素周期表中,铝、硅、磷位于同一周期的3、4、5主族内,电子结构相近,性质也相近,故除用铝替代硅外,采用磷亦应为合理。(合金元素对316不锈钢方管性能的影响)已作详尽热力学、动力学估算,认为在316不锈钢方管中适当加磷不但不会造成回火脆,但却有稳定奥氏体及阻止渗碳体析出之功能,此处不再赘述。

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