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1、1RK91 不锈钢#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X#X / 02Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl1RK91是瑞典山特维克San
2、dvik公司20世纪90年代初研制的超高强度、高韧性超马氏体不锈钢.与传统的以合金碳化物或氮化物为主要的强化相使钢达到高强度的观念不同,该钢以Fe-Cr-Ni为基体,以Cu、Mo、Ti、Al作为强化元素,将C控制到0.02%的水平.首先通过固溶处理,使合金元素充分溶入基体中,然后快冷,获得合金元素过饱和的板条状马氏体组织；再进行时效处理,从马氏体基体中析出以金属间化合物为主的沉淀硬化相,同时使部分马氏体产生逆转变,形成逆转奥氏体.1RK91钢以金属间化合物作为强化相,以逆转奥氏体作为韧化相,使钢获得最佳的强韧性配合,而C作为对强韧性起有害作用的元素,被列入控制存在行列.无论从理论上,还是实践上
3、,该钢种的研制被看成是超高强度钢的突破性的进展.1RK91钢通过1000左右固溶后,可冷加工制成棒材、板材、钢丝和钢带等冶金产品,再经450475时效处理,在获得3000MPa的高强度条件下仍具有良好的塑性和优异的断裂韧性；同时还具有优良的冷加工性能和焊接性能,良好的耐腐蚀性能和抗过时效性能,用于制造在多种复杂条件下使用的零部件和器械.山特维克Sandvik的1RK91通过Vitro细胞毒性试验,验证钢不具有任何潜在的细胞毒性,因此能安全地与人类组织、体液或血液接触,符合所有相关过敏和皮肤刺激试验标准的要求.目前主要用于制造电动剃须刀网孔刀片,医用缝合针、手术刀片、钻孔器、剪刀、锉刀、夹钳、冲
4、子、导向器等外科医疗器械.1 瑞典山特维克Sandvik1RK91钢1.11RK91钢的品种和主要技术参数1、2山特维克Sandvik产品说明书给出的1RK91的化学成分见表1,钢的统一数字代号为UNS S46910,相应产品标准有：ASTMA959-2009ASTM F899和ISO 16061.表1Sandvik1RK91钢企标、实物与相应牌号的化学成分牌号CSiMnPSCrNiMoCuTiAl标准1RK910.020.50.50.0200.00512942.00.90.4Sandvik企标S469100.030.701.000.0300.01511.013.08.010.03.55.01
5、.53.50.501.200.150.50ASTMA959-2009S469100.030.701.000.0300.01511.013.08.010.03.55.01.53.5-0.150.50ASTMF899-2009实物值0.010.400.300.0100.00312.38.94.22.21.00.35钢的品种有棒材、板材、钢丝和钢带.钢丝交货表面状态有：表面涂层、冷拉光亮表面和圆截面直条,不同表面状态供货规格范围见表2,盘圈钢丝、直条钢丝和钢棒、钢带的尺寸与允许偏差见表3和表4.表2钢丝不同表面状态供货规格范围表面状态规格范围,mmin.表面涂层冷拉光亮表面圆截面直条0.3010.0
6、00.0120.40.101.500.0040.0590.6010.000.0240.4表3 钢丝直径与允许偏差钢丝直径,mm直径允许偏差,mm 椭圆度,mm 0.100.125 0.1250.250.1250.250. 250.500.501.001.602.502.506.000.0040.0050.0070.0090.0110.014-0.0030.0040.0050.0060.008-表4圆截面直条钢丝和钢棒的直径与允许偏差直径范围,mm允许偏差,mm0.6100.0h8ISO SMS 2141钢带以冷拉状态交货,钢带厚度和宽度的标准供货范围见表5,根据用户要求,可提供其它尺寸的钢带.
7、表5钢带厚度和宽度的标准供货范围钢带厚度,mm钢带宽度,mm0.0154.00*2330注：*取决于对抗拉强度的要求.冷轧带以卷状、条束状或定尺切断状态供货.钢的强度取决于冷加工变形量和产品最终尺寸,强度的大小与产品品种和工艺流程有关,不同品种、不同状态钢材在2068时的力学性能见表6.表6不同品种、不同状态钢材在2068时的力学性能品种状态抗拉强度RmMPa规定塑性延伸强度Rp0.2 MPa棒材冷加工时效-1000210011009001800板材冷加工时效950185014002500600180012002400圆钢丝冷加工时效950215014003100-带材退火冷轧冷轧时效7509
8、501850140026003506001800120025001MPa1N/mm2；aRp0.2规定塑性延伸强度即原屈服强度、规定非比例延伸强度,按GB/T228-2010规定改称为规定塑性延伸强度.经冷加工,抗拉强度达到1650MPa后,再在475530进行4h时效处理的1RK91钢的试样在高温下的实测抗拉强度值见表7.表7不同品种钢材的高温力学性能温度抗拉强度Rm,MPa棒材丝材和带材202 0002 4501001 9002 4002001 7702 2003001 6302 1254001 5101 975注：试样为1 650 MPa冷加工钢材,再经4755304 h时效处理,测定其
9、在不同温度下的Rm.1.2时效处理对力学性能的影响山特维克Sandvik的1RK91钢丝的最佳时效处理工艺为4754h,时效对抗拉强度的影响见表8.表8时效处理对钢的力学性能的影响冷拉抗拉强度,MPa时效后抗拉强度,MPa950130010001600120020001500230018002600注：钢丝的最佳时效处理工艺为4754h1.3物理性能1RK91钢的物理性能与许多工艺因素有关：包括合金元素含量、热处理和生产工艺流程等.下面给出的性能数据可用于粗略的计算.密度：7.9g/cm3；电阻率：冷拉状态0.97/m,时效状态0.83/m.弹性模量E取决于钢丝尺寸与冷拉减面率,对棒材无法提供
10、参考数据,但钢丝和直条钢丝的弹性模量E能达到185200GPa.导热系数和比热容见表9.表9钢的导热系数和比热容*l温度,导热系数,W/m比热容,J/kg201002003004001416182021455490525560600注：*热处理时效状态钢.1RK91钢在不同温度范围内的热膨胀系数平均值与碳素钢接近,相对于常规奥氏体,其热膨胀系数要小得多见表10.表10不同状态钢丝的热膨胀系数平均值*状态温度范围,30100302003030030400冷拉时效比较钢种：碳素钢c0.2%ASTM 304L11.211.212.516.511.512.013.017.511.512.013.518
11、.011.512.514.018.0注：*度量单位10-6/.1.4耐点状腐蚀和缝隙腐蚀性能钢的临界点蚀温度CPT用电化学法测定.在PH6.0的NaCl溶液中,圆形试样施加300mV恒电压条件下,以腐蚀量600m为判定标准,测定不同NaCl浓度所对应的临界点蚀温度如图1所示,数据为6个试样的平均值.图2为钢的耐一般腐蚀性能的图解.从图中可以看出：1RK91钢的耐点腐蚀性能优于304和316,耐一般腐蚀性能介于304和316之间.300mV饱和甘汞电极SCE,PH6.01RK91对应点的腐蚀率为0.1mm/年图1在恒电压、不同浓度的NaCl溶1RK91与ASTM304和316的临界点蚀温度比较图
12、21RK91与ASTM304和316浸泡在硫酸中的腐蚀率对比202Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl生产工艺控制要点从02Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl钢的化学成分规范看,钢处在两相区附近,其力学性能对化学成分非常敏感.从实际生产的情况来看,钢的化学成分的微小变动都会导致性能的急剧变化.2.1钢的化学成分控制3、41C含量的控制：C是钢铁材料中最常用的强化元素,主要以固溶强化和碳化物析出强化两种方式发挥作用.碳化物析出强化效果显著,并随C含量增加强度和硬度呈直线上升,但钢的塑性、韧性和工艺性能同时呈直线下降.为提高02Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl钢的韧性、耐蚀性、可焊性和冷加工性能,
13、规范将钢中C含量控制在0.03%以下.固溶强化效果与强化元素在钢中的溶解度密切相关,C在-Fe中最大溶解度2.06%,在-Fe中最大溶解度0.02%,为避免碳化物析出,Sandvik将1RK91的C含量的规范定为0.02%也是很有道理的.实际上微量C的存在,对Cr-Ni钢中板条状马氏体的强度影响很大,无碳钢的Rp0.2290MPa,而C0.02%的钢Rp0.2685MPa,即每提高0.001%的C含量,马氏体基体的规定塑性延伸强度Rp0.2可提高20MPa,而且固溶状态C含量的提高,对钢的塑性、韧性和工艺性能并无实质性的影响,笔者认为：实际生产中可将C含量控制在0.015%左右.2以12Cr-9Ni为基体是一个经典选择：12%正好是不锈中Cr含量1/8的原子比相当于质量分数11.65%的第1个耐蚀性能突变点,含12%Cr的马氏体钢的耐蚀性能与同等强度奥氏体基本相当,此时钢中铁素体体积分数约为5%10%,钢的热塑性无明显下降,且具有良好的冷变形能力和可焊性.Cr的规范为11.0%13.0%,如进一步提高钢中Cr含量,虽可提高钢的耐蚀性能,但会引发钢中铁素体含量快速增加,当铁素体含量达15%35%或更高时,钢的热加工塑性
