“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途,然后再确定正确的钢种。和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17~22%的铬,较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性,特别是耐含氯化物大气的腐蚀。
不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
铁合金的精炼
电炉精炼 高碳的锰、铬铁合金在电炉内进行氧化脱碳精炼,因碳化物比较稳定,难于得到低碳产品,所以生产中通常采用脱硅精炼法,以低碳含硅合金(如硅铬、锰硅)配加石灰、矿石在电炉内进行脱硅精炼。
热兑法 通过液态金属冲兑入液态熔渣进行脱硅精炼的方法,按发明人姓氏(R.Perrin)又称为佩兰法。主要用于铬铁的精炼,近年也用于锰铁的精炼。采用两个盛桶逆流冲兑,由于热兑时形成充分搅拌,反应激烈而脱硅效果好。
吹氧法 向熔融金属吹入工业纯氧,使粗炼合金中的碳、硅等元素氧化而获得中、低碳产品。此法现用于生产中、低碳铬铁和中、低碳锰铁。
真空固态脱碳法 (Simplex法) 含碳高的铁合金在真空固态条件下进行脱碳反应,制得微碳产品的方法,主要用于制取含碳特低的微碳铬铁。
铁合金的生产方法很多,其中大部分铁合金产品是采用火法冶金生产的。根据使用的冶炼设备、操作方法和热量来源,主要分为以下几种:
按生产设备分类
根据生产设备可分为高炉法、电炉法、炉外法、转炉法及真空电阻炉法。
(1)电炉法。电炉法是生产铁合金的主要方法,其产量约占全部铁合金产量的80%。
(2)高炉法。高炉法所使用的主体设备为高炉。高炉法是早采用的铁合金生产方法。高炉法生产铁合金,具有劳动生产率高、成本低等优点。但鉴于高炉炉缸温度的局限性,以及高炉冶炼条件下金属被碳充分饱和,因此高炉法一般只用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金。
(3)炉外法(金属热法)。炉外法是用硅、铝或铝镁合金作还原剂,依靠还原反应产生的化学热进行冶炼,所使用的主体设备为筒式熔炉。使用的原料有精矿、还原剂、熔剂、发热剂以及钢屑、铁矿石等。
(4)氧气转炉法。氧气转炉法使用的主体设备为转炉,按其供氧方式,有顶、底、侧吹和顶底复合吹炼法。使用的原料是液态高碳铁合金、纯氧、冷却剂及造渣材料等,将液态高碳铁合金兑入转炉,高压氧气经氧枪通入炉内吹炼,依靠氧化反应放出的热量脱碳,生产间歇进行。
(5)真空电阻炉法。生产含碳量极低的微碳铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁等产品时采用真空电阻炉法,其主体设备为真空电阻炉。
合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。
其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。