不锈钢是应用极为广泛的材料,在人们生产生活中随处可见。这种添加了铬、镍等元素的合金钢,出于提高抗腐蚀能力的需要,必须降低碳含量,而碳含量一低,强度就很难提高,这也限制了不锈钢作为结构材料的应用范围。有没有这样一种不锈钢,它既能减少贵重金属的添加量以节约成本,又能提高材料强度以扩大应用范围,还要有良好的抗腐蚀性能以减少维护成本并提高成品使用寿命? 上世纪70年代,世界上就已经有高氮不锈钢出现,用廉价的取之不尽的氮代替昂贵稀缺的镍,同时还提高了不锈钢的强度和抗局部腐蚀能力。阻碍氮作为合金元素广泛使用的主要因素是氮的加入问题,在大气压下氮溶解度非常低,加入很困难,由于加入量少,其有利影响不太明显,高氮钢的普遍生产方式是加压冶炼,需要特殊的生产设备,这就大大增加了高氮钢的生产成本并限制了它的产量。我国是钢铁生产大国,能不能使用现在通用的冶金设备在常压下炼出高氮钢? 研究者们还发现碳、氮混合加入可制成加工塑性好的亚稳钢。“这种材料可用于汽车零件以及火车车体的制造,比现用的301钢成本低20%―40%,力学性能更优,耐蚀性能接近,市场前景十分广阔。目前此项目已进行了半工业化实验。” 根据高氮原型钢的性能特点,由于其具有和目前大量使用的304不锈钢相当的耐蚀性能,并具有比304不锈钢高2倍的强度,且价格低廉,和304不锈钢相比具有很大的竞争优势,因此可以在部分领域替代304不锈钢。到目前为止,课题组重点将此原型钢推广应用于如下几方面:矿山开采和洗煤用耐磨蚀设备;高强度不锈钢紧固件;高强度建筑钢筋;防弹装甲。
其中,采用原型钢制造出的煤矿洗煤用筛网,已成功应用于工业生产中,并表现出优异的耐磨蚀性能。经过与国家标准件产品质量监督检验中心的合作,已成功试制出M12螺栓,并准备进一步试制M20螺栓。一旦试制成功,并制定相应的技术规范,可广泛替代目前304不锈钢制造的紧固件,产生巨大的经济效益。
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