奥氏不锈钢

1 铬锰镍系（200 系）奥氏体不锈钢现状、发展与前景 杨长强 钢铁研究总院 中国特殊钢企业协会不锈钢分会 锰是不锈钢生产的重要合金元素，在 CrNi 系不锈钢生产中作为脱氧元素， 一般加入 1.5%Mn，在 Cr-Mn-Ni-N、Cr-Mn-N 系不锈钢中作为重要的合金化元素， 一般加入 6~20%。铬系不锈钢研发始于 1912 年，Cr-Ni 奥氏体不锈钢研发始于 1913 年，Cr-Mn-Ni-N 不锈钢于 1926 年在德国首先开始研制，美国后来由于同样 的原因，即战争导致镍短缺，开始以锰、氮代镍的不锈钢研究，至 40 年代便取 得了显著成果。1955 年美国钢铁协会（AISI）就将低 Ni-CrMnN 不锈钢 AIASI201、 AISI202 纳入标准。1972 年日本将它们（SUS201、SUS202）纳入 JIS 标准，苏 联 1972 年将 12Х17Г9АН4（相当 AISI202）纳入标准。中国 1975 年将 1Cr17Mn6Ni5N（相当 201）和 1Cr18Mn8Ni5N（相当 202）纳入国标（GB）。研 究发现 CrMn 系不锈钢有很多不可多得的特性，如○,1固溶处理后高的强度，○,2 冷加工高的硬化率，高的强化系数，○,3无磁性（冷加工状态下极低的导磁率）， ○,4优良的耐磨性，○,5较小的晶间腐蚀倾向。所以 CrMn 系不断得到改良和创新， 不断开发出一系列新钢种，这就形成 CrMnN 不锈钢与 AISI300（CrNi 系）并列 的 AISI200（CrMn 系）不锈钢。2002 年美国 ASTM 不锈钢标准中 CrNi300 系有 77 个标准牌号，CrMn200 系有 22 个牌号，如加上企业牌号将超过 30 个。中国 特殊钢企业协会 2003 年 12 月发布《Cr-Mn 系不锈钢厚板、薄板和钢带技术》 中纳入 16 个牌号。CrMn 系不锈钢已不完全是节镍概念上的钢种，而是发展一 系列具有 CrMn 系不锈钢特有优异性能的材料。2004 年全世界 CrMn 系不锈钢总 产量已达 230 万吨，占世界不锈钢总产量的 9%。 一、200 系不锈钢的现状 1、 钢种和化学成分 200 系早期开发是以锰、氮代镍，代替 18-8 型铬镍奥氏体不锈钢。18-8 型 Cr-Ni 不锈钢 301、302、304（包括 321）占不锈钢总产量 50%以上。这些钢种 2 耐蚀性、机械性能、高低温性能、工艺性能、装饰性等综合性能极佳，广泛应用 于民用到军用的各领域，民用的建筑装饰。家用电器，厨房设备和器皿，交通运 输，环境保护，市政建设；军工的航空，航天，核工业，舰船；工业领域的化工、 化肥，石油，纺织，印刷，造纸，能源。表 1 列出了 AISI200 系列标准含锰奥氏 体不锈钢。所以早期研究了 201，202，204，205，206 也就是相对应 Cr-Ni 系的 301，302，304，305，316。接着研制 211，将低碳氮、加 Mn、Cu 的钢种，用 于冷加工。201L、201LN 等是 201 的改进，解决晶间应力腐蚀问题。用作汽车、 火车、地铁车厢相应构件。后来陆续发展了 S21400（XM-31）,S24000（XM-29， Nitronic33），S28200（Carpenter18-18plus），S21900（XM-11，Nitronic40），S20910 （XM-19，Nitronic50）及 YUS120 等高强度耐蚀不锈钢。XM-31、XM-11 用于 航空，低温系统，无磁部件。XM-11、XM-19 等具有优于 316 的耐蚀性，用于泵、 阀、紧固件、海洋用材，热交换器，弹簧等，1990 年新的 AISI203（XM-1， Cr17Ni5.5Mo0.25Cu2S0.25）易切削钢，AMCO 公司发展 S20161（Nitronic60， Cr17Ni8.5Mn8.5Si4N 耐磨自润滑不锈钢也列入标准。几乎都是沿着 Mn-N 代 Ni， 代替相应的 300 系不锈钢，也发展一些 CrMnNi 高强度钢，无磁钢。 表 2 列出 Mn、N 带 Ni 无磁不锈钢。YUS130（C0.2Cr21Ni6Mn9N0.3）是比 较高 Cr、高 N 的材料，SUS205，NASNM15，NTKS-4 等几乎是完全用 Mn、N 代替 Ni 的 Cr17Mn15N0.35 钢。NASNM15M 为获得较好耐蚀性降低 C 保持一定 Ni 量。由于这些钢种 Mn 含量都在 10%以上，大大增加钢中 N 的溶解度，因此 N 含量都在 0.3~0.4%，固溶处理后可得到完全奥氏体组织而且十分稳定，冷作后 可得到无磁高的强度。 表 2 无磁 CrMn 系奥氏体不锈钢的化学成分 钢号 C Cr Mn Ni Si P S N AISI205 0.12/0.25 16.50/18.00 14.00/15.50 1.00/1.55 ≤0.5 ≤0.030 ≤0.030 0.32/0.50 NASNM15 0.12/0.25 16.00/18.00 14.00/16.00 1.10/2.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.045 0.32/0.40 NTK S-4 ≤0.25 16.00/18.00 14.00/16.00 1.00/2.00 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 ≤0.50 NASNM15M 0.040/0.090 16.50/17.50 14.00/15.00 4.00/4.60 ≤0.90 ≤0.045 ≤0.045 0.30/0.35 YUS120 ≤0.20 20.00/22.00 9.00/10.00 5.00/6.00 ≤1.00 ≤0.030 ≤0.030 0.15/0.30 3 表 1 铬锰系（200 系）奥氏体不锈钢的化学成分 钢号 元素 UNS ASTM AISI C Cr Mn Ni Mo Si P S N 其他 S20100 201 201 ≤0.15 16.00/18.00 5.50/7.50 3.50/5.50 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 ≤0.25 S20103 201L 201L ≤0.03 16.00/18.00 5.50/7.50 3.50/5.50 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 S20153 201LN T201LN ≤0.03 16.00/17.50 6.40/7.50 4.00/5.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.015 0.10/0.25 Cu≤1.00 S20161 ≤0.15 15.00/18.00 4.00/6.00 4.00/6.00 3.00/4.00 ≤0.040 ≤0.040 0.08/0.20 S20200 202 202 ≤0.15 17.00/19.00 7.50.10.00 4.00/6.00 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 ≤0.25 S20300 XM-1 203EZ ≤0.08 16.00/18.00 5.00/6.50 5.00/6.00 ≤0.5 ≤1.00 ≤0.040 0.18/0.35 - Cu0.75/2.25 204 ≤0.08 17.00/19.00 7.50/10.00 4.00/6.00 - ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 204L ≤0.03 17.00/19.00 7.50/10.00 5.00/7.00 - ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 S20400 ≤0.03 15.00/17.00 7.00/9.00 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 0.15/0.20 S20430 ≤0.15 15.50/17.50 6.50/9.00 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.05/0.25 Cu2.00/4.00 S20500 205 205 0.12/0.25 16.50/18.00 14.00/15.50 1.00/1.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.32/0.42 Nb0.10/0.30 S20910 XM-19 ≤0.06 20.50/23.50 4.00/6.00 11.50/13.50 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 0.20/0.40 V0.10/0.30 S21400 XM-31 ≤0.12 17.00/18.50 14.50/16.00 ≤1.00 0.30/1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.35 4 续表 1 钢号 元素 UNS ASTM AISI C Cr Mn Ni Mo Si P S N 其他 S21500 0.06/0.15 14.00/16.00 5.50/7.50 9.00/11.00 0.80/1.20 0.20/1.20 ≤0.040 ≤0.030 0.25/0.50 Nb0.75/1.25 V0.15/0.40 B0.003/0.009 S21600 XM-17 216 ≤0.08 17.50/22.00 7.50/9.00 5.00/7.00 2.00/3.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 0.25/0.50 S21603 XM-18 216L ≤0.03 17.50/22.00 7.50/9.00 5.00/7.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 0.25/0.50 S21800 ≤0.10 16.00/18.00 7.00/9.00 8.00/9.00 3.50/4.50 ≤0.040 ≤0.030 0.08/0.18 S21900 XM-10 ≤0.08 19.00/21.00 8.00/10.00 5.50/7.50 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.15/0.40 S21904 XM-11 ≤0.04 19.00/21.50 8.00/10.00 5.50/7.50 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.40 S24000 XM-29 ≤0.08 17.00/19.00 11.50/14.50 2.25/3.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.40 S24100 XM-28 ≤0.15 16.50/19.50 11.00/14.00 2.25/3.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.45 S28200 ≤0.15 17.00/19.00 17.00/19.00 - 0.50/1.25 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 0.40/0.60 Cu0.75/1.25 211 ≤0.07 16.00/17.00 5.50/6.50 5.00/6.00 0.20/0.70 ≤0.040 ≤0.030 - Cu1.50/2.00 S21460 XM-14 ≤0.12 17.00/19.00 14.00/16.00 5.00/6.00 ≤0.75 ≤0.060 ≤0.030 0.35/0.50 5 2、 物理性能和机械性能 表 3 列出 201、202 和 205 与对应的 300 系钢固溶处理状态下的物理性能， 从这表可看出 200 系和 300 系物理性能没有多大差别，几乎是相当的。但是冷加 工后的透磁率的变化不同，由于冷作时诱变马氏体程度不同，透磁率上升比 200 系比 300 系小（图 1）。 表 3 201、202、205 和 301、302、305 的物理性能 性能 201 202 205 301 302 305 密度（g/cm3） 7.93 7.92 7.80 7.93 7.93 7.93 弹性系数（103N/mm2） 197 197 197 193 193 193 0~100℃ 15.7 17.0 - 17.0 17.2 17.3 线膨胀系数 （10-6/℃） 0~315℃ 17.5 18.4 17.9 17.2 17.8 17.9 比电阻（10-8Ω·m） 69 69 72 72 72 72 比热（J/kg·℃），0~100℃ 503 503 503 503 503 热传导率（w/m·℃）,100℃ 16.3 16.3 20.9 16.3 16.3 16.3 磁性 无 无 无 无 无 无 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 0 10 20 30 40 50 60 冷加工率 透 磁 率 301 201 202 302 图 1 201、202、301、302 冷加工后的透磁率 6 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 10 20 30 40 50 60 冷轧压下量,% 抗 拉 强 度 ,屈 服 强 度 ,M Pa -10 10 30 50 70 90 110 130 延 伸 率 ,% 301 201 202302 301 201 301 202 201 302 202 302 图 2 冷加工对 CrNiMn 和 CrNi 系不锈钢机械性能的影响 表 4 指出固溶处理状态下的机械性能，大部分 200 系钢中，由于含较多氮， 有着比 300 系高的屈服强度。只有 211 由于低 C、N，有着较低的屈服强度。包 括 211，S28200（18-18plus），YUS120 等含 Cu 钢都有较高延伸率，优异冷加工 性。 表 4 CrMn 系（200 系）奥氏体不锈钢的机械性能 钢号 UNS ASTM 抗张强度 MPa 屈服强度 MPa 延伸率 % 硬度 HRB S20100 201 805 377 56 90 S20200 202 720 377 55 90 S20400 204L 711 384 51 90 S20430 204 681 347 51 98 211 608 215 64 92 S21600 XM-17 741 425 51 94 S21603 XM-18 686 377 47 90 S21400 XM-31 Tenelon 862 549 45 98 S24000 XM-29 Nitronic33 789 466 50 95 7 S28200 18-18plus 858 480 62 94 S21904 XM-11 Nitronic40 773 448 42 95 S20910 XM-19 Nitronic50 830 446 46 98 S20103 201L 892 294 53 HV190 301 758 276 60 85 302 621 276 50 85 304 579 290 55 80 205 831 476 58 98 Y120 784 290 56 HV200 201、202 与其他 200 系材料不同，与 301，302 等一样都属于亚稳奥氏体系 不锈钢，有着较大的加工硬化性。图 2 示出这些钢加工硬化曲线。201 与 301 及 202 于 302 有类似的硬化特性。201，301 加工硬化性大一些。从图 1 看出马氏体 的生成量，各牌号是不同的，202，304 马氏体生成的极少，加工硬化主要靠畸 变。204、204L 以下各钢种，加工硬化几乎都是靠畸变。 CrMnN 系材料的机械性能和透磁率见表 5。这些钢种固溶处理状态硬度在 HV250 左右，冷轧强化后强度更高，Hv 可达到 500，但在此状态下透磁率仍低 于 1.005。 表 5 CrMnN 不锈钢机械性能和透磁率 固溶处理 冷轧状态 钢种 抗张 强度 MPa 屈服 强度 MPa 延伸 率 % 硬 度 Hv 透磁率 µ 压下 率 % 抗张 强度 MPa 屈服 强度 MPa 延伸 率 % 硬 度 Hv 透磁率 µ AISI205 631 470 58 240 ≤1.005 70 1715 1421 4 500 ≤1.005 NAS NM15 862 510 52 240 ≤1.005 70 1715 1441 4 500 ≤1.005 NTK S-4 862 598 51 275 ≤1.005 70 1749 1470 4 500 ≤1.005 NAS NM15M 804 431 50 210 ≤1.005 90 - - - 500 ≤1.005 YUS130 853 500 43 245 ≤1.005 60 1764 - 4 500 ≤1.005 8 3、 耐蚀性及其它性能 不锈钢耐蚀性一般取决于钢的组成元素，随着 Cr、Ni、Mo 等含量而改善， Mn 几乎无效，表 6 列出 201，202 和 301，302 在各种介质中的耐蚀性。在所试 验的介质中，它们之间的耐蚀性基本相当，但在盐雾试验，室温 65%HNO3 和 50%H3PO4 中 201、202 的耐蚀性较 301、302 差些。所以 201、202 系那样低 Ni 钢种在酸、碱中使用仅限于稀薄的溶液，而在耐大气腐蚀上与 301、304 有相等 的良好性能。但是应该指出高 Mn 钢耐晶间腐蚀性能较 Ni 系要好，因为 Mn 提 表 6 AISI201、202 于 301、302 室温耐腐蚀性能对比 腐蚀率 腐蚀率 介质 201 301 介质 202 302 65%HNO3 0.0432 0.0381 65%HNO3 0.0459 0.0229 8%H2SO4+ 1%CuSO4 0.00076 0.00051 5%H2SO4 0.000 0.000 5%乳酸 0.00025 0.00025 50%H3PO4 0.0076 0.0025 10%乳酸 0.00025 0.00025 2%HCl 0.0025 0.0025 60%醋酸 0.00025 0.00025 15%醋酸 0.000 0.000 盐雾试验 腐蚀面积 40~60% 无腐蚀 15%乳酸 0.000 0.000 高 C 在钢中固溶度。图 3 指出 202 和 304 出现晶间腐蚀的临界碳含量，202 临界 碳含量为 0.07%，304 为 0.03%。不锈钢耐点蚀性主要取决于钢中 CrMoN 含量， 216（0Cr21Mn8.5Ni6Mo2.5N）和 XM-19（0Cr22Ni13Mn6Mo2.5N）耐点蚀性优 于 CrNi 系 316（0Cr12Mi14Mo2），XM-19 还有较好的抗氧化性。车辆用材料， 原来使用的 201，301 等硬化、半硬化材料，焊后产生晶间腐蚀应力破裂，为此 1990 年成功提供降低碳含量的 201L、201LN，解决此问题，现已在实际应用。 含 Mn 奥氏体系不锈钢几乎都含有大量 N，较 300 系 Cr-Ni 钢高温强度高（图 4）， 抗高温氧化性比 300 系稍差，作为耐热钢使用，抗氧化温度为 800~850℃，XM-11 由于有较高 Cr，抗氧化性能与 304 相当，使用温度为 850~900℃。 9 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3 0 0.02 0.04 0.06 0.08 C（%） 腐 蚀 速 率 （ mm /y ） 304 202 图 3 碳含量对于 650℃敏化 2 小时处理的材料 在 65%HNO3 沸腾溶液中腐蚀率的影响 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 试验温度(℃） 抗 拉 强 度 （ MP a） 310 304 17Cr-15Mn-N 图 4 17Cr-15Mn-N 钢高温抗张强度试验结果 10 关于 200 系钢的二次加工性，冲压成型性，前面已谈到，屈服强度高，稍硬 一些，除了需考虑制作设备功率外，与 Cr-Ni 奥氏体钢具有同样的优异性能。 二、铬锰系不锈钢近十年来的发展 近十几年 Mn 系不锈钢发展主要围绕着三个方面：1、经济性亚稳奥氏体不 锈钢，2、高强度 CrMnN 奥氏体不锈钢，3、超级奥氏体不锈钢。 1、经济性亚稳奥氏体不锈钢 研发的核心仍然是节镍，廉价，良好的综合性能。表 7 列出各国研发的 经济型 CrMn 系不锈钢，表 8 列出亚稳奥氏体不锈钢的物理性能，表 9 列出 亚稳奥氏体不锈钢的机械性能。 表 7 经济型 CrMn 系亚稳奥氏体不锈钢 钢号 C Cr Ni Mn Mo Cu N Si P S 204Cu ≤0.15 15.00/17.50 1.50/3.50 6.00/9.00 0.2 2.00/4.00 ≤0.25 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 NTK D-7 ≤0.12 16.00/18.00 2.00/4.00 5.00/7.00 1.50/3.50 ≤0.25 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 NTK D-9 ≤0.12 16.00/18.00 3.00/5.00 4.00/6.00 1.50/3.50 ≤0.20 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 NTK D-10 ≤0.08 16.00/18.00 4.00/6.00 3.00/5.00 2.00/3.00 0.15 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 204M ≤0.15 15.00/17.00 1.50/3.50 6.00/9.00 ≤0.25 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 J1 ≤0.08 15.00/17.00 4.00/5.00 7.00/8.00 ≤1.5 0.10 ≤1.00 ≤0.075 ≤0.030 J4 ≤0.10 15.00/16.00 0.80/1.20 8.50/10.00 ≤2.0 0.20 ≤0.75 ≤0.075 ≤0.030 表 8 亚稳奥氏体不锈钢物理性能 平均热膨胀系数 10-6/℃ 导热率 w/cm·℃ 比热 J/g·℃ 钢种 密度 g/cm3 0~100℃ 0~500℃ 特定温度 下的电阻 μΩ/cm 100℃ 500℃ 0~100℃ 弹性 模量 N/mm2 熔点 ℃ NTKP-7 7.84 16.9 18.6 77 0.15 0.24 0.53 198000 1400/1450 NTKD-10 7.86 16.9 18.6 77 0.15 0.24 0.53 198000 1400/1450 SUS304 7.93 17 18 72 0.17 0.21 0.55 198000 1400/1450 11 表 9 亚稳奥氏体不锈钢机械性能 钢种 规格 mm 抗张强度 MPa 屈服强度 MPa 延伸率 % 硬度 Hv 抗弯性 R=1,180° Er 204Cu（3%Cu） 棒φ5 962 486 - - - 204Cu（2%Cu） 棒φ5 1004 499 - - - 304 棒φ5 869 392 - - - NTK D-7 板 0.8 727 409 45 202 无裂纹 12.9 NTK D-10 板 0.8 618 314 51 175 无裂纹 13.2 204M 板 1 839 488 53 - 无裂纹 - 304 板 1 618 314 59 170 无裂纹 13.2 J4 板 1 850 490 61 210 无裂纹 13.2 204Cu 的 Ni 含量较 304 低 6%，加入 3%Cu，8%Mn，≤0.25N，有着与 304 类似的成型性，加工硬化速率和耐蚀性。棒、线材已大量取代 304，供 冷锻紧固件、弹簧、丝/绳、钉、护板、钢带生产。NTK D-7 与 204Cu 基本 相似。NTK D-9 、NTK D-10 是在 NTK D-7 基础上将 Ni 从~3%分别增加到~4%、 ~5%，N 从 0.25%降至 0.20%、0.15%，此二钢种强度略有降低，塑性稍有提 高，钢的成型、耐蚀性较 NTK D-7 稍好。NTK D-9、NTK D-10 与美国 AISI211 类似，多用于生产板材，适于厨房设备，电气设备，器皿，室内装饰等使用。 J4 的 Cr 降至 16%以下，Ni 降至 1%，加入 1.5%Cu，N ≤0.20%，J4 固溶处 理后为单一奥氏体组织，强度及加工硬化速率略高于 304，有较好的成型性。 但是 J4Cr 在 16%以下，Ni 仅为 1%，又加入 9%Mn。已知不锈钢的耐蚀性能主 要取决于 Cr，当 Ni 在 4%以下，Ni 对耐蚀性能的影响较大，随 Ni 增加耐蚀 性能提高，4%以上 Ni 对耐蚀性能的影响减少。Mn 地加入对耐蚀性能是有害 的。因此，J4 只适用于室内的装饰、室内用具，器皿，要求强度的弱腐蚀 介质。204M 有着优异的强度和塑性配合，特别在不同冷变形量下强度和塑 性都比相对应的 304 高，适宜于做汽车机构部件，如空间构架，底盘和结构 不见，燃料缶和冲击吸收部件。 12 2、高强度 CrMnN 奥氏体不锈钢 CrMnN 不锈钢具有很多重要特性：高强度，高耐磨性，高韧性、耐蚀性、 无磁性，近十年来随着冶金技术的进步，使之得到发展并已在某些工业领域应用。 表 10 列出各国研发一些高强度 CrMnN 钢。 表 10 高强度 CrMnN 奥氏体不锈钢化学成分（wt%） 钢号 C Mn Cr Mo Ni N Cr19Mn10N0.5 0.08 10 19 - 0.5 Cr18Mn18N0.5 0.08 18 18 - 0.5 Cr21Mn23Mo0.7N1 0.08 23 21 0.7 1.0 Cr18Mn18N0.9 0.08 18 18 - 0.9 Cr16Mn14Mo3N0.9 14 16 3 0.9 StabAlloy AG17 0.03 20 17 0.5 0.5 P553 0.06 20 14 0.5 0.3 P557 0.06 19 18 - 1 0.6 P558 0.20 10 17 3.1 0.5 P559 0.06 18 18 1.9 0.8 P555 0.06 20 18 0.3 1 0.6 P560 0.06 24 21 0.3 2 0.9 P562 0.15 18 22 0.7 P563 0.10 23 18 2.5 4 0.5 CrMnN 不锈钢固溶处理和冷作后的机械性能是十分诱人的，钢的屈服 强度是 Cr18Ni9 的 2.5~3 倍，而且延性不低于 Cr18Ni9（表 11、图 5）。室温 ISO-Y 冲击韧性 280J，冷至-80 冲击韧性仍有 70J。CrMnN 奥氏体不锈钢靠 变形再结晶细化晶粒，随后冷轧，冷拔和时效，钢的屈服强度可达到 3400MPa，可用作弹簧，弹簧线圈，橡胶加强丝（高压软管）。CrMnN 钢有 很高的加工硬化能力，磨损表面容易加工硬化，高 Cr，有相当好的耐蚀性， 97 年南非引进了 0Cr19Mn10N0.5 牌号，大量用于采矿工业。电厂发电机护 环要求材料，无磁、高强度、高韧性、耐蚀。以前采用 Mn18Cr4C0.5，因耐 13 蚀 性 、 韧 性 满 足 不 了 要 求 ， 近 十 年 以 改 换 成 0Cr18Mn18N0.6 ， 0Cr18Mn18N0.9 。 护 环 环 境 温 度 ≥100℃ ， 采 用 了 耐 蚀 性 更 好 的 0Cr16Mn14Mo3N0.9 钢。石油钻探、勘探需要无磁钻铤。无磁钻铤是一种长 的无缝厚壁管，管内装入各种仪器，要求钻铤无磁、高强度、耐蚀，表 9 所 列钢种是具有不同强度，不同耐蚀性的无磁材料，已广泛采用，我国每年需 要几千吨。 表 10 三种 CrMnN 钢固溶处理后的机械性能 钢种 Rp0.2 Rm A Z 0Cr19Mn10N0.5 550 900 50 65 0Cr18Mn18N0.6 550 900 50 65 0Cr21Mn23Mo0.7 600 950 50- 65 0 1000 2000 3000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 N含量(%) 屈 服 强 度 (M Pa ) 0 20 40 60 图 5 N 和冷加工对 CrMnN 和 CrNiN（固溶处理后晶粒 50~150m） 屈服强度的影响 3、超级奥氏体不锈钢 沿海电厂热交换器、海水淡化、脱盐工业，烟道脱硫等设备以往必须采 用 Ti 合金，或 Ni-Cr-Mo 合金，近十年研发一些高氮的 CrNiMnMoN 钢可以 14 代替价格昂贵的 Ti、Ni-Cr-Mo 合金。表 12 列出了近十几年来研发的新钢种。 这些钢种都有高 Cr、Mn、Mo 和特别高的 N，所以都有极高的强度和耐点 蚀、缝隙腐蚀性能。德国合金 1.4565 已被 FGD 选用作为沿海海水淡化和脱 盐的材料，并且被认为我国天津海水淡化用设备首选材料。 表 12 超级奥氏体不锈钢化学成分（wt%） 钢种 C Cr Ni Mo Mn N 1.4565 0.02 24 18 4.5 6 0.5 934LN 0.02 20 15 4.5 10 0.4 654SMo 0.02 24 22 7.3 3 0.5 B66 0.02 24 22 5.6 3 0.5 三、CrMn 系不锈钢发展前景 根据国内外市场的需求及我国工业发展的情况，CrMn 系奥氏体不锈钢系列 中的亚稳奥氏体不锈钢和特殊性能的 CrMnN 奥氏体不锈钢将会有较大的发展。 1、亚稳奥氏体不锈钢 Mn 系亚稳奥氏体不锈钢有着较 304 不锈钢高的强度，较好的强度和塑性的 配合，较好的成型性、抛光性、可焊性，有着与 304 类似的或较 304 稍差的耐蚀 性，比 304 便宜 2/5。2005 年中国 Mn 系亚稳奥氏体不锈钢（200 系）产量之所 以突破 75 万吨（占中国不锈钢产量的 23.73%）,正是由于 200 系钢具有上述的优 点。当然产品使用中也出现不少问题，如在沿海、在潮湿的工业大气中出现锈蚀， 即产品性能不稳定等问题。为了 Mn 系亚稳奥氏体不锈钢进一步发展，应加强 Mn 系（200 系）不锈钢的试验研究，研究各钢种的耐蚀性能，综合性能。根据 使用条件、环境正确选择钢种。对号入座可在交通运输、家用电器、建筑装饰、 厨房设备等领域应用。充分发挥材料特性又不超过材料耐蚀性能使用极限。如果 能正确选用 Mn 系（200 系）不锈钢，无论在生产上，设备制造上，使用效果上 都会优于 CrNi 系奥氏体不锈钢和 Cr 系不锈钢，达到价廉物美。不锈钢在民生上 需要量很大，只要我们能生产出价廉物美的产品，Mn 系不锈钢必然会有更大的 发展。 2、特殊性能的 CrMnN 奥氏体不锈钢 15 高氮 CrMnN 奥氏体不锈钢具有高的强度、韧性，高耐磨性，无磁性，耐蚀 性等特性，在工业上有广泛的需要。今后在以下诸多方面会有较大的发展：1、 高强度、高耐蚀性和良好低温韧性的高氮 CrMnNiN 钢，可为飞机、宇航和舰船 提过性能优异的棒、丝、锻件、中板、薄板来制作容器、管、阀、缆线等。2、 耐磨、耐蚀、高韧性高氮 CrMnN 奥氏体不锈钢，可为采矿工业提供耐蚀，耐磨 机械设备，采掘设备用材。3、无磁、高强度、耐蚀高氮 CrMnMoN 奥氏体不锈 钢，可为油田提供无磁钻铤，为电厂发电机提供无磁护环等 4、高耐点蚀、耐缝 隙腐蚀高氮 CrNiMnMoN 奥氏体不锈钢，可为沿海工厂海水热交换器、海水淡化 设备、排烟除硫装置提供材料。