冶金史话(4)

中国老郭

<p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;">说说不锈钢那些事————</b></p><p class="ql-block">不锈钢,是在100多年前英国工程师亨利•布雷尔利和他的助手们不经意间发明的。当时正值第一次世界大战,英国军界高层发现士兵枪膛磨损的问题严重影响枪支射击精度和射程,于是英国皇家兵械局委托亨利•布雷尔利研究一种新型钢材如何提高武器的耐用性。布雷尔利和他的助手们花费很长时间,实验测试了各种合金钢,但都没有达到理想的效果。大量的试验样品在仓库里丢弃堆积。几个月后,助手在清理仓库时发现了一块试件特别光亮耀眼,而其他试件则锈迹斑斑。经过查找对比试件上钢印编号以及试验记录,这是一种高铬合金,然后做了验证(重复性)试验,于是世界上第一次不锈钢诞生了。当然,最初仅仅含铬合金的不锈钢属于铁素体不锈钢,后来人们又加入镍合金,生产出性能更加优异的奥氏体不锈钢,以及有强度要求的马氏体不锈钢,近些年来又有双相不锈钢等等。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">其实,早在十九世纪的1870年有钱的美国人就用铬钢(1.5~2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度为 158.5米的当时世界上最大的钢铁桥梁。但是在加工钢结构构件时就发生了“冷脆”,构件断裂,索性重新设计改变材质。稍后一些工业国家改用镍钢(3.5%Ni)建造大跨度的桥梁。与此同时,一些国家还将镍钢用于修造军舰, 沙俄于1895年就曾经使用含镍量Ni3.5%镍钢建造多膄“ 鹰级驱逐舰”,此后世界各国仿效之。延续到现在,世界各国好的军舰也是用Ni3.5镍钢打造。我们都知道,对于低温性能要求更高的潜艇则是Ni9镍钢打造。压缩天然气LNG等低温压力容器低温管道的材质当然也是Ni9 镍钢。鞍钢成为继宝钢、太钢之后中国第三家拥有生产Ni9 镍钢国家认证资格以及国际船级社认证资格的钢企。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">那么不锈钢问世100多年了,为什么世界各国都没有一艘用不锈钢制造的军舰呢?</p><p class="ql-block">虽然不锈钢的耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀能力很强,但是不锈钢中特别是焊接处C与Cr形成CrC,沿晶界析出形成贫铬区,引起晶间腐蚀。晶间腐蚀与点腐蚀缝隙腐蚀不同,用肉眼观察不到,不预警突然断裂,这是军舰所不能允许的。</p><p class="ql-block">人们似乎也找到了尽量阻止晶间腐蚀的措施,那就是在不锈钢中加入Ti元素,让Ti优先于Cr形成TiC,避免贫铬区阻止晶间腐蚀。这就让我们明白了为什1Cr18Ni9Ti会比1Cr18Ni9价格高一些的原因了。</p><p class="ql-block">不锈钢中应该加入多少Ti呢?经验公式告诉我们Ti当量为8(C+N)。即使不锈钢中加入Ti也保证不了焊缝处的CrC引起晶间腐蚀,舰船不是3D打印成船,一定要有焊缝的,所以不锈钢不能制造军舰,不是钱花不起的问题。今天,老郭就说到这里,下次计划讲讲“高熵合金”。</p>