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为什么在不锈钢中使用钼?

浏览数量: 3     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-11-23      来源: 本站

钼(Mo)是一种贵重的合金元素,钼在钢中的作用可归纳为:

1). 提高淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力,提高在某些介质(如硫化氢、氨、一氧化碳、水等)中的抗蚀性与防止点蚀倾向等。


2). 钼对铁素体有固溶强化作用,同时也提高碳化物的稳定性,从而提高钢的强度。

3). 钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。


4). 由于钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高,并强烈提高铁素体的蠕变抗力,有效抑制渗碳体在450~600℃下的聚集,促进特殊碳化物的析出,因而成为提高钢的热强性最有效的合金元素。


钼在不锈钢中的应用


1. 钼在奥氏体不锈钢中的应用

在我国不锈钢国家标准中‚大约有一半奥氏体不锈钢钢号是含Mo 不锈钢‚其中多数含2%~3%Mo‚最高达到5%Mo。在奥氏体不锈钢中‚生产和使用量最大的含Mo钢是316和316L‚其次是317和317L。


1.1提高耐蚀性

Mo 提高奥氏体不锈钢在还原性介质(如硫酸、磷酸、醋酸、尿素及一些有机酸)中的耐腐蚀性能、抗点蚀和抗缝隙腐蚀性能‚且随钢种Mo 含量的提高钢的耐蚀性能增强。研究结果表明‚在铬镍奥氏体不锈钢中加入2%~3%Mo 能有效地提高奥氏体不锈钢在硫酸、磷酸、醋酸、尿素以及在氯化物溶液等还原性介质中的耐蚀性。因此在316、316L、317和317L 钢的成分中Mo 含量为2%~3%Mo。在强氧化性硝酸溶液中‚Mo 的添加对不锈钢的耐蚀性没有好作用。因此含Mo的奥氏体不锈钢不用于硝酸用途。


1.2提高力学性能

Mo 的有益作用是提高奥氏体不锈钢的高温强度、蠕变强度、持久强度和高温疲劳性能。Mo 对Cr-Ni 奥氏体不锈钢的室温强度提高不显著。从另一方面来说‚高温强度的提高增加了钢的变形抗力和热加工难度‚增加热加工过程中的再加热道次。由于Mo 是铁素体形成元素‚含Mo 钢组织中的α相以及金属中间相的增加也导致热加工困难‚报废率增加‚成材率减少。


1.3含Mo 奥氏体不锈钢的主要用途

含Mo 量2%~3%的316(L)、317(L)不锈钢广泛用于制作化工、石化、化肥、原子能等工业部门的生产设备、工艺管道等。对于腐蚀条件更苛刻的介质‚如海水介质、燃气脱硫废气处理等‚则需要使用Mo 含量更高的奥氏体不锈钢。00Cr25Ni22Mo2N 钢强度高、组织稳定‚主要用于二氧化碳气提法尿素生产厂气提塔结构材料;Mo4.5Cu既耐硫酸、磷酸和醋酸等介质的一般腐蚀又耐氯化物孔蚀‚缝隙腐蚀和应力腐蚀‚主要用于硫酸和磷酸工业‚可制造硫酸生产设备:塔、槽、管道、换热器等。00Cr18Ni18Mo5钢既耐海水腐蚀又耐氯化铵腐蚀‚主要作为碱厂的碳化塔材料。


2. 钼在铁素体不锈钢中的应用

铁素体不锈钢(也称铬钢或高铬铁素体不锈钢)除耐均匀腐蚀外‚具有优良的抗氯化物局部腐蚀能力‚如抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。降低C、N 含量可改善铁素体不锈钢的耐蚀性、脆性、焊接性能、加工性能等。Mo 在铁素体不锈钢中的主要作用是促进Fe-Cr 合金的钝化‚从而提高钢在还原性介质中的耐蚀性‚特别是钢在氯化物溶液中的抗点蚀、抗缝隙腐蚀等抗局部腐蚀性能。试验结果表明:Mo可有效地提高铁素体不锈钢的耐氯化物腐蚀性能。Mo 含量越高铁素体不锈钢的耐蚀性能越好。


低C、N 高Cr 含Mo 的新型铁素体不锈钢具有高耐蚀性‚如00Cr18Mo1‚00Cr18Mo2‚00Cr26Mo1‚00Cr25Ni4Mo4‚00Cr30Mo2‚00Cr29Mo4Ni2‚已成功地用于石油化工、汽车、制碱、化肥、造纸等工业部门。00Cr18Mo1用于汽车面板以防止路面盐分的腐蚀。00Cr18Mo2的耐蚀性优于00Cr18Mo1‚不仅可用于汽车工业‚而且可用做弱蚀条件下的热交换器、醋酸生产设备、水冷设备、太阳能搜集器面板、热水加热器等。00Cr26Mo1在耐氯化物点蚀、缝隙腐蚀方面优于316L‚抗氯化物应力腐蚀‚在42%MgCl2沸腾溶液中屈服应力条件下试验1000h 不破裂‚该钢抗晶间腐蚀、有机酸(甲酸、乙酸及其混酸)腐蚀‚用于碱液、有机酸、漂白液、尿素、含氯化物流体的设备。在隔膜法制碱工艺流体中有泥浆磨蚀的情况下‚00Cr26Mo1远优于纯镍。主要用途:NaOH 生产浓缩设备、石油电力工业用热交换器、压力容器等设备。00Cr25Ni4Mo4在海水和含氯化物介质中有非常好的耐蚀性‚主要用于耐海水或含氯化物溶液的设备‚如洗涤器、热交换器、冷凝器等。

00Cr30Mo2在含氯化物溶液中抗点蚀、应力腐蚀‚耐均匀腐蚀优于316、317及Cr25Ni5Mo2N 钢。在NaOH 中耐蚀性与Ni 相当‚在含NaClO3氧化剂的高温NaOH 中优于26-1及纯镍。主要用途:NaOH 浓缩设备‚烟气脱硫设备,火电厂冷凝器。该钢做的无缝管在日本东京湾火电厂海水冷凝器中已有使用12.5年以上的记录。00Cr29Mo4Ni2是高纯高Cr、Mo 型铁素体不锈钢‚在很多苛刻腐蚀介质中有优异的耐蚀性:如在氯化物、碱、硝酸、尿素、有机酸中‚耐蚀性超过耐蚀合金。在稀硫酸中有优异的耐蚀性‚抗氧化、硫化性能‚在很多苛刻介质中可代替Ti 和Ni 基合金。用途:用做海水、各种氯化物溶液及有机酸溶液中的反应器、冷凝器‚NaOH 生产浓缩设备。


3. 钼在双相不锈钢中的应用

双相不锈钢钢号很多‚可分为四大类:即低合金型、中合金型、高合金型及超级双相不锈钢。除低合金双相不锈钢不含Mo 外‚在高性能的中合金和高合金牌号中都含Mo‚其含量范围在2%~4%。Mo 是双相不锈钢中的重要合金元素‚它不仅是α-铁素体强烈形成元素‚而且对双相不锈钢的耐蚀性有重要的作用。Mo 和Cr 的复合作用显著提高双相不锈钢在还原性介质如含氯化物的介质中的抗局部腐蚀性能‚如提高双相钢在氯化物溶液中的抗点蚀性能、抗缝隙腐蚀性能、抗应力腐蚀性能等。Mo在钢中促进金属中间相的形成从而增加材料的脆性倾向。在含Mo 量较高的钢中适当提高N 含量‚通过调节相平衡可抑制或延缓脆性相的析出‚所以在新一代含Mo 高的双相不锈钢中含N 量也较高‚例如‚含3%Mo 的高合金双相钢加入约0.18%N‚含3.5%~4.0%Mo 的高合金双相钢加入约0.25%~0.30%N。双相不锈钢‚特别是含Mo 双相不锈钢‚在含氯化物的介质中有高耐蚀性‚耐均匀腐蚀、抗点蚀、抗缝隙腐蚀、抗应力腐蚀以及良好的耐腐蚀疲劳和耐磨蚀性能等‚在耐蚀性能方面优于340L、316L 等奥氏体不锈钢。随着Mo 含量的增高‚钢的耐蚀性提高。在力学性能方面‚双相不锈钢强度高‚有良好的加工性能和可焊接性能。双相不锈钢在中性氯化物介质、炼油、石化、天然气、化肥、能源、食品、轻工以及制碱、舰艇、湿法冶金、磷酸工业等工业部门都有非常重要的用途。


4. 钼在马氏体不锈钢中的应用

马氏体不锈钢是一类高强度、高硬度、高耐磨性不锈钢。马氏体不锈钢通常分为普通马氏体不锈钢和沉淀硬化马氏体不锈钢‚前者是13Cr 型和17Cr型高Cr 马氏体不锈钢‚后者是CrNi 马氏体不锈钢。纳入GB1220-92标准的马氏体不锈钢共有21个钢号‚普通马氏体不锈钢17个‚沉淀硬化马氏体不锈钢4个。其中含Mo 钢号5个,‚普通马氏体不锈钢4个,‚沉淀硬化马氏体不锈钢1个,‚即

1Cr13Mo      0.3%~0.6%Mo

3Cr13Mo      0.5%~1.0%Mo

9Cr18Mo      0.4%~0.7%Mo

9Cr18MoV           1.0%~1.3%Mo

0Cr15Ni7Mo2Al      2%~3%Mo

Mo 在马氏体不锈钢中的作用‚主要是提高马氏体不锈钢的强度和回火稳定性。普通马氏体不锈钢主要用作汽轮机叶片、轴、阀门、刃具等;沉淀硬化马氏体不锈钢强度高、韧性高、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨蚀‚如0Cr15Ni7Mo2Al 钢的强度可达到1820~1890MPa‚主要用于制作要求耐蚀性好、强度高的容器、管道、弹簧、磨片等。


5. 钼在高性能不锈钢中的应用

高性能不锈钢也称超级不锈钢。这些不锈钢属于高纯、高Cr、高Mo 含氮不锈钢( 除铁素体不锈钢不含N 外)。提高Cr、Mo 含量是提高不锈钢耐蚀性和力学性能的重要途径。高性能不锈钢中有很高的Mo 含量:高性能铁素体不锈钢和双相不锈钢大多含3%~4%Mo;高性能奥氏体不锈钢一般含4%~6%Mo‚654SMo 钢的钼含量达到7%。


高性能不锈钢的特点是抗点蚀当量指数(PREN)一般均在35以上‚因此这些钢在氧化性介质和还原性介质中均有优异的耐蚀性‚耐海水腐蚀耐各种氯化物介质均匀腐蚀和局部腐蚀‚在硫酸和磷酸中有良好的耐蚀性‚如654SMO 钢抗氯化物腐蚀和在海水中的各种局部腐蚀性能可达到AlloyC-276镍基合金的水平。耐蚀性方面的最高水平‚有些钢号的性能、用途在前面已作过介绍。这些不锈钢在海水淡化及耐海水腐蚀设备、环保污染垃圾处理设备方面有极为重要的作用。高性能不锈钢的主要用途:造纸漂白设备,冷凝器管道,海水处理设备,高温海水热交换器,反向法脱盐生产设备,垃圾焚烧设备,环保和火电站废气湿法脱硫设备(FGD),磷酸过滤器和混料器部件,废硫酸浓缩设备,无污染制药设备等。


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