J1和J4系印度Jindal公司的廠家牌號,希望代替18-8(AISI 304)奧氏體不銹鋼,至今我們尚未見到全面完整的技術資料。但是,與J1、J4試圖代替著名的18-8相比,不僅降低了對鋼的不銹耐蝕性有益的鉻、鎳等元素,并且大大提高了對鋼的不銹耐蝕性有害的錳元素,可以肯定,J1、J4的不銹耐蝕性等會遠遠低于18-8不銹鋼。



一、化學成分 


   表5.25系J1和J4的化學成分與AISI 201、AISI 202和美國211的相對比。


   由表5.25可知,為了節鎳,J1和J4鋼中鎳量較 AISI 201、AISI 202和211低,而為了保證具有單一的奧氏體組織,J1和J4鋼中的鉻量較 AISI 201、AISI 202 和美國211也偏低了1.0%~3.0%,AISI 201,AISI 202均不含銅,J1和J4為了提高冷成型性都含銅,且含銅量與211相當。


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二、組織結構 


   圖5.30示出了J1和J4鋼在Fe-Cr-Ni-Mn相圖中所處的大致位置,可知J1和J4均具有單一奧氏體組織。


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三、力學性能 


   表5.26列出了印度產J1,中國臺灣產J4以及中國大陸產J4、304(0Cr18Ni9)、430(1Cr17)鋼的室溫力學性能。


表 26.jpg



四、冷成型性 


   前面已述及,向不銹鋼中加入鎳、銅等元素,對提高鋼的冷成型性有益,而向鋼中加入銅已成為了改善各類不銹鋼冷成型性的重要手段,但是,向鋼中加氮,由于氮的固溶強化作用,反而會惡化不銹鋼的冷成型性。


   圖5.31系J1(含4%Ni者)和J4(含1%Ni者)與AISI 201、304不銹鋼等的冷成型性(以延遲開裂概率來評價)的對比,可以看出:304不銹鋼具有最佳的冷成型性,當深沖比高達2.0時,其延遲開裂概率仍為零;J4的冷成型性最差,深沖比僅1.4時,其延遲開裂已達80%,而深沖比在1.6時,其延遲開裂概率便高達100%;含4%Ni的J1鋼,其冷成型性雖次于304不銹鋼,但卻既優于J4,也優于AISI 201。這與J1鋼和AISI 201相較,J1鋼既含銅(約1.5%),而氮量又低(<0.10%),同時含鎳量又與AISI 201相近有關;而J1與J4鋼相較,J1鋼冷成型性較好,與此鋼含鎳量高而氮量又低有關。


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   由第4章圖4.47可以看出,國內最近所進行的鐵素體不銹鋼439、443,奧氏體不銹鋼304與含1%Ni和4%Ni鉻錳鋼的冷成型延遲開裂試驗,結果中,低鎳的J1、J4雖然含有有利于提高冷成型性的銅元素,但它們的延遲開裂概率仍遠高于439、443和304不銹鋼。圖5.32系國內用仿制J1、J4鋼的板材生產制品時,由于延遲開裂所造成的廢品,同時國內還發現居民使用的用國內仿制的J1、J4鋼制作的廚房用品在使用過程中發生過自行開裂的現象。


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   由于以錳、氮代鎳鋼冷成型性差,為了防止此鋼在冷加工后延遲開裂,需要增加消除應力熱處理的次數,最終導致加工成本的提高。



五、不銹耐蝕性 


   前面的圖2.30(A)、圖2.30(B)已指出,向鋼中加入錳可顯著降低不銹鋼的耐點蝕性,由于J1和J4不僅錳量高,而且鉻量低,在考慮了不銹鋼中鉻、氮對耐蝕性的有益作用和錳元素的不利影響后,按不銹鋼耐點蝕指數公式計算,J1和J4的耐點蝕指數僅相當于約含12%Cr不銹鋼的耐點蝕指數,而430、439、443等鐵素體不銹鋼的耐點蝕指數則為17%~21%,304鉻鎳奧氏體不銹鋼的耐點蝕指數則可達19%以上。因此,可以預計:J1和J4鋼的不銹耐蝕性不僅遠低于0Cr18Ni9(304)奧氏體不銹鋼,而且也會低于430、439和443等無鎳的鐵素體不銹鋼,同時還會低于AISI 200系鋼和鉻、鎳、氮量與J1和J4相同但不含錳的不銹鋼。


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   國內某不銹鋼廠進行的鹽霧試驗結果指出,J1和J4在24h(一般17~18h)內便出現銹蝕,而0Cr18Ni9(304)和1Cr17(430)經過48h,有的試樣經過96h后才出現銹蝕。


   圖5.33 經鹽霧試驗后,J1、J4和304、439(0Cr17.5Ti)表面的銹蝕情況,國外進行的鹽霧試驗所取得的結果見圖5.33,可以明顯看出,J1和J4銹蝕嚴重,而304(0Cr18Ni9)和439(0Cr17.5Ti,相當于在430中加鈦)鐵素體不銹鋼則銹蝕輕微。


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   第4章圖4.45系國內在3.5%NaCl、30℃溶液中所進行的耐蝕性(以點蝕電位來衡量)試驗所取得的結果??梢钥闯?%Ni和4%Ni的J4、J1耐蝕性不僅遠低于304L、443和439,而且還分別低于410和430。


   圖5.34系國外在1mol/L NaCl溶液、25℃時所進行的試驗結果,同樣以點蝕電位來評價鋼的耐蝕性。含1%Ni和4%Ni的J4、J1,J4的耐蝕性最差,均低于無鎳的430鐵素體不銹鋼(Cr17),而經濟型雙相不銹鋼LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)耐蝕性最佳,要優于304,標準型鉻錳奧氏體不銹鋼 AISI 201也低于304,更低于LDX 2101。


   圖5.34 在25℃、1mol/L NaCl溶液中,測定1%Ni、4%Ni和AISI 201的點蝕電位并與430、304和LDX2101對比的結果


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   浙江至德鋼業有限公司技術工程師認為,為了節鎳代替304并獲得奧氏體組織,又保證鋼的耐蝕性,前述美國AISI 200系鋼,鋼中鉻量均設計在與18-8型鋼含量相當的17%~18%,而J1和J4鋼是以降低鋼中鉻量,犧牲鋼的耐蝕性為代價所開發的,希望代替304的低鉻低鎳高錳的鉻錳不銹鋼,不是節鎳不銹鋼的發展方向。低鉻低鎳又高錳的鉻錳不銹鋼的耐蝕性不僅遠低于18-8型(304),而且也無法與根本不含鎳的430型和JFE443等現代鐵素體不銹鋼及僅含有少量鎳的經濟型雙相不銹鋼(如LDX 2101等)相競爭。


  浙江至德鋼業有限公司技術工程師還認為,當人們選用以錳、氮代鎳的低鉻、低鎳、高錳的鉻錳不銹鋼代替著名的18-8(304)不銹鋼制作與飲用水、食品等相接觸的一些器皿和用具時要備加小心。因為與18-8不銹鋼相比,它們的不銹耐蝕性很差,在使用條件下,所腐蝕遷移下來的各種重金屬元素也會多,長期使用會對人們的健康造成損害。


   可以預計,若國內將生產100萬噸的J1和J4,改為生產100萬噸430型和443等現代鐵素體不銹鋼,僅需增加3萬~5萬噸比較便宜的(高碳)鉻鐵外,便可為國家節約1萬~4萬噸鎳、1.5萬~2.0萬噸銅和8萬~10萬噸錳,并可大大降低鋼的生產成本,同時還較J1和J4具有更加優良的不銹耐蝕性能。最終實現不銹鋼生產節約資源(節鎳等元素)、節能減排并防止環境污染等目標。


   當一些用途必須選用鉻錳奧氏體不銹鋼時,浙江至德鋼業有限公司技術工程師建議還是選用相當于AISI 201、AISI 202和AISI 205的一些標準牌號。






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