节镍型幕墙铸造爪件用奥氏体不锈钢的研究

摘要

目前国内玻璃幕墙金属连接件中的爪件主要使用材质为304(06Cr19Ni10)、316(06Cr17Ni12Mo2)等奥氏体不锈钢铸造而成,而不锈钢主要原材料产于南非、俄罗斯等地,国际行情变化频繁,带来产品原材料价格波动较大,影响玻璃幕墙配件的价格。近几年来,国际不锈钢消耗量每年以5-10％比例增长,而作为战略资源的镍、钼等稀有金属的供应也越来越紧缺,因此玻璃幕墙结构件、连接件的生产厂家的成本也相应提高。为此许多不锈钢玻璃幕墙配件生产企业都在积极研究新材料来替代目前通用的300系列奥氏体不锈钢,以降低企业的生产成本,因此节镍型的不锈钢研究成为热点。
　　 本文通过介绍不锈钢节镍的意义、途径、节镍不锈钢的开发动向、与304奥氏体不锈钢的性能差别,不锈钢的腐蚀、分类、影响腐蚀的因素及国内外幕墙爪件材料的应用等内容；根据要开发钢种的实际使用条件,在保证综合性能的同时,尽可能降低原料成本的前提下,参照ASTM标准中202不锈钢的成分区间,依据合金化设计原理,在提高铬、锰含量同时,降碳增氮的方法,设计了玻璃幕墙铸造爪件用节镍型奥氏体不锈钢“022Cr20Mn10Ni6N”的成分。
　　 通过15kg碱性中频感应实验炉进行试验钢的冶炼及试验试样的浇铸；选用金相显微组织观察,钢中非金属夹杂物的评定,室温拉伸试验、布氏硬度测试、中性盐雾试验、三氯化铁点腐蚀、三氯化铁缝隙腐蚀、弱酸弱碱环境下均匀腐蚀全浸试验等相关实验方法与304不锈钢的性能进行对比研究,分析在工业生产上实际应用的可能性,初步掌握了试验钢的综合性能特点。
　　 经过试验得出结论:试验钢铸态及固溶处理后为完全奥氏体组织,综合力学性能要好于304不锈钢,在室温弱腐蚀介质中耐腐蚀性能与304不锈钢相当,有替代304不锈钢用于玻璃幕墙金属连接件生产的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 节镍型不锈钢概述

1.1.1 不锈钢节镍的意义和途径

1.1.2 节镍型不锈钢与304不锈钢特性的比较

1.1.3 国内外节镍型不锈钢开发动向

1.2 节镍型奥氏体不锈钢

1.2.1 奥氏体不锈钢的分类

1.2.2 200系列节镍不锈钢的发展历史

1.2.3 200系列节镍不锈钢研究现状与存在问题

1.3 不锈钢的腐蚀

1.3.1 不锈钢腐蚀分类

1.3.2 不锈钢幕墙铸造爪件的腐蚀

1.3.3 影响不锈钢耐蚀性的因素

1.4 国内外幕墙铸造爪件材料的应用概况

1.4.1 国外幕墙爪件材料的应用

1.4.2 国内幕墙爪件用材料的应用

1.5 本课题的意义、目的及主要研究内容

1.5.1 课题的意义及主要目的

1.5.2 课题的主要研究内容

第二章 新钢种的成分设计

2.1 设计原理

2.2 主要合金元素对不锈钢组织的影响

2.3 主要合金元素的成分设计

2.3.1 碳(C)的成分设计

2.3.2 铬(Cr)的成分设计

2.3.3 镍(Ni)的成分设计

2.3.4 氮(N)的成分设计

2.3.5 锰(Mn)的成分设计

2.4.铬镍当量相平衡及马氏体转变温度的计算

2.5 本章小结

第三章 试验钢的制备

3.1 配料

3.1.1 配料依据

3.1.2 原材料及配料计算

3.2 中频感应炉冶炼

3.2.1 熔化前的准备工作

3.2.2 碱性感应炉熔炼工艺

3.3 试验钢的初步分析及试样制备

3.3.1 化学成分及冶炼过程分析

3.3.2 试验钢的热处理

3.3.3 试样制备

3.4 本章小结

第四章 试验钢的组织和力学性能

4.1 金相组织观察

4.1.1 实验方法

4.1.2 结果与讨论

4.2 非金属夹杂物评定

4.2.1 实验方法

4.2.2 结果与讨论

4.3 室温力学性能测试

4.3.1 实验方法

4.3.2 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 试验钢的耐腐蚀性能

5.1 中性盐雾试验

5.1.1 实验方法

5.1.2 结果与讨论

5.2 不锈钢三氯化铁点腐蚀实验室浸泡试验

5.2.1 实验方法

5.2.2 结果与讨论

5.3 不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀实验室浸泡试验

5.3.1 实验方法

5.3.2 结果与讨论

5.4 实验室均匀腐蚀全浸试验

5.4.1 实验方法

5.4.2 结果与讨论

5.5 应用成本分析

5.6 本章小结

第六章 主要结论及展望

6.1 主要结论

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间公开发表的论文及科研成果