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寶鋼含鈮不銹鋼B430LNT在家電中的應用
? ? 在家電領域,不銹鋼主要應用于滾筒洗衣機等大家電、豆漿機等小家電以及微波爐等廚房電器。過去,家電領域應用的不銹鋼以奧氏體不銹鋼SUS304為主。近年來,由于鎳價較高且波動頻繁,加之家電企業降低成本的需要,不含鎳且成本較低的鐵素體不銹鋼(FSS)SUS430越來越多地應用于家電領域。然而,SUS430不銹鋼的焊接、深沖、耐蝕等多項性能均不及SUS304不銹鋼,因此,在SUS430牌號基礎上,通過微量元素以及冷軋和熱處理工藝的調整改進產品性能,成為不銹鋼及家電企業努力的方向。近年來,參照日本企業的做法,寶鋼在SUS430不銹鋼基礎上,開發出含鈮不銹鋼B430LNT,并已成功應用于洗衣機、微波爐等家電的生產中。
????FSS應用增加
????據介紹,2007年鎳價曾攀升至40萬元/噸,2008年卻迅速下降為7萬元/噸。不銹鋼生產企業無法控制這種局面,只得調高含鎳不銹鋼的價格。這也迫使不銹鋼用戶尋求替代材料,利用成本較低的鐵素體不銹鋼替代奧氏體不銹鋼。
????據寶鋼研究院不銹鋼技術中心家電用鋼研究組張鑫介紹,在2010年全球冷軋不銹鋼板中,鐵素體不銹鋼的占比約為30%,在亞洲市場這一比例為45%。其中,日本鐵素體不銹鋼的占比已高達86%。目前鐵素體不銹鋼在中國市場的占比僅為25%。他表示,鐵素體不銹鋼生產難度大,對技術、設備及管理等要求較高,易出現表面缺陷等問題。因此,目前國內小企業只能生產304奧氏體不銹鋼。
????通常,根據鉻含量的不同,鐵素體不銹鋼主要分為低鉻鋼、中鉻鋼和高鉻鋼,含鉻量分別為10.5%~15%、16%~22%和23%~32%。其中,應用于家電領域的主要是中鉻鐵素體不銹鋼,代表牌號為SUS430。據介紹,SUS430不銹鋼具有較高的性價比,可應用于微波爐內外殼、滾筒洗衣機內筒、烤爐、消毒碗柜以及電壓力鍋和豆漿機等廚房電器。
????據張鑫介紹,傳統SUS430不銹鋼有許多不足。首先是焊縫耐蝕性差。根據寶鋼的試驗結果,應用于滾筒洗衣機內筒的傳統SUS430不銹鋼,在大氣環境下,焊縫及熱影響區易出現銹蝕現象;經漂白水浸泡168小時后,焊縫及熱影響區銹蝕嚴重。傳統滾筒洗衣機內筒制造一般采用鉚接方式。為了提高洗衣機洗滌效率和質量,滾筒洗衣機轉速不斷提高,目前最高可達1800rpm。這種高速洗衣機的內筒必須采用焊接方式制造。因此,焊縫的耐蝕性能對于滾筒洗衣機的使用性能至關重要。傳統SUS430不銹鋼顯然已不能滿足滾筒洗衣機內筒的要求。
????其次,傳統SUS430不銹鋼成型性能不足。具體表現為拉延性能有限,脹形性能不足,易發生變形開裂等現象。再次,傳統SUS430不銹鋼經過深沖處理后,表面易起皺。由于打磨工序非常復雜,起皺的不銹鋼會給制品行業帶來較大的麻煩。
????此外,與SUS304不銹鋼相比,SUS430不銹鋼的點蝕電位更低,耐蝕性能不足。寶鋼對二者進行了對比試驗,根據GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗——鹽霧試驗》的要求,在濃度為5%的NaCl試驗溶液中浸泡500小時后,傳統SUS430不銹鋼表面出現明顯的局部腐蝕,而SUS304未出現腐蝕現象。
????B430LNT的性能及應用
????針對傳統SUS430不銹鋼的固有缺陷,寶鋼對其進行了改進。
B430LNT不銹鋼的鉻含量為17%,碳、氮含量由原SUS430不銹鋼的≤0.12%降低至≤0.02%,并添加了≤0.3%的鈮和鈦。由于鈮、鈦活性較高,鋼中的碳、氮會優先與之結合,有效避免碳、氮與鉻結合,產生晶間貧鉻現象,從而降低晶間腐蝕的敏感性,促進<111>方向織構的形成,改善再結晶組織。
????對SUS430不銹鋼進行碳化物電鏡能譜分析后發現,由于碳化物在熱退火過程中沒有足夠的時間充分擴散,冷軋后碳化物會沿軋向呈帶狀分布,部分含較多碳化物的聚集體會在腐蝕過程中脫落,形成凹坑。由于超低碳且含活性更強的鈮和鈦,B430LNT很少有碳化物析出。從焊縫組織來看,SUS430不銹鋼晶界有碳化物析出,而B430LNT不銹鋼晶界無碳化物析出,且分布干凈。在等軸晶比例方面,SUS430不銹鋼只有35%的等軸晶,主要為條帶狀晶粒。但是,通過降低碳、氮元素含量、加入穩定化學元素以及優化連鑄工藝等,最終得到的B430LNT不銹鋼全部為等軸晶粒。
????據張鑫介紹,B430LNT不銹鋼的耐腐蝕性、成型性和焊接性等各項性能均優于SUS430不銹鋼。B430LNT不銹鋼屈服強度為320MPa,延伸率為37%,塑性應變化(r值)為1.8,耐鹽霧腐蝕時間長達800小時,焊縫耐鹽霧腐蝕時間從SUS430的48小時延長至500小時,焊縫力學性能也優于母材;預拉伸變形15%后,表面起皺高度明顯減小。
????寶鋼B430LNT是專門針對滾筒洗衣機企業需求研發的新型產品。寶鋼了解到杭州松下高速滾筒洗衣機內筒用材一直采用進口產品,于是組織專門力量有針對性地展開研發。2009年,產品通過杭州松下的技術質量認證,并開始批量供貨,月訂貨量迅速突破200噸,成為國內該領域第一個獲得洗衣機行業認證的高速滾筒洗衣機適用產品,一舉打破國外產品的在這一領域的長期壟斷。與杭州松下的成功合作很快產生輻射效應,隨后B430LNT不銹鋼又成功進入日立、夏普等日資企業采購體系。
????據了解,2011年B430LNT不銹鋼的銷量已超過1萬噸,應用領域由滾筒洗衣機前、后門蓋、焊接筒身拓展到微波爐內膽等。目前,松下、日立、東芝、夏普、三洋、西門子等眾多家電企業已采用B430LNT不銹鋼。B430LNT不銹鋼每噸的價格比SUS430不銹鋼貴500~800元。
????據了解,除了B430LNT,寶鋼針對家電領域還開發出含銅鐵素體不銹鋼B430KJ及SUS430牌號的TY表面系列產品。B430KJ是在普通SUS430基礎上添加銅元素,并采用抗菌工藝,使不銹鋼具有一定的抗菌性能。此外,寶鋼正在與部分太陽能熱水器企業合作,推廣用SUS444(18Cr-2Mo)及自行研發的B445J1M(22Cr-1Mo)鐵素體不銹鋼替代SUS304及SUS316奧氏體不銹鋼,主要應用于太陽能熱水器水箱內膽。
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