東莞市東業(yè)大拓金屬材料有限公司

介紹和應(yīng)用

409L不銹鋼對腐蝕、高溫和疲勞的抵抗性強，可實現(xiàn)排氣系統(tǒng)部件的壽命化和輕量化。409L抗高溫性強，可實現(xiàn)高效率的發(fā)動機及排氣系統(tǒng)，并減少排氣系統(tǒng)的厚度，可減少廢氣的排放。409L成本低廉，柔韌性好，成材率高，容易更換，屬于環(huán)保性新產(chǎn)品。409L不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性，適合于延長汽車壽命和汽車的輕量化，且作為可回收再利用的環(huán)保材料，GM、Ford、Volkswagen、DaimlerChrysler等主要汽車廠商在排氣系統(tǒng)方面100%采用不銹鋼。汽車排氣系統(tǒng)將汽車發(fā)動機所產(chǎn)生的高溫、高速燃燒廢氣進行處理后，把它排出汽車外部。排氣系統(tǒng)的主要功能在于減少震動和噪音，而且將廢氣進行再燃燒后，把它轉(zhuǎn)換成清凈的氣體。汽車排氣系統(tǒng)是汽車部件中最長的部件，該系統(tǒng)要承受極大的溫度變化(-20～850℃)和高溫、高速排氣氣體的高頻震動，而且處于汽車內(nèi)變化最大、最復(fù)雜的環(huán)境中，409L可承受的溫度極限為(-20～650℃)。近來，由于環(huán)保對汽車尾氣標準日益嚴格、短距離市區(qū)駕駛增加、冬季除雪劑的散布等原因，排氣系統(tǒng)的使用標準也日趨嚴格，從歐Ⅱ-歐Ⅳ標準，傳統(tǒng)的鋼材無法滿足其技術(shù)要求，高端的摩托車排氣系統(tǒng)已經(jīng)采用409L材料。每部車輛使用409L不銹鋼量為35KGS-65KGS。

2化學(xué)成分

409L/S40903不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)標準 鋼號 C&le Cr Ti N&le Nb&le Ni&le Si&le Mn&le P&le S&le 美國ASTM 409L/S40903 0.030 10.5~11.7 6× C~0.75 - 0.50 1.00 1.00 0.040 0.030 -409L/S40903不銹鋼的牌號對照：國際ISO X2CrTi12；歐洲EN X2CrTi12/1.4512；日本JIS SUH409L。409L/S40903不銹鋼的特性409L/S40903鋼是超低碳鐵素體不銹鋼，抗氧化性能較好，焊接性能好。

3力學(xué)性能

熱處理 ó 0.2/MPa ó b/MPa &delta (%) 硬度HBW 退火、鋼板&le 8.00 &ge 275 &ge 415 &ge 20 &le 197409L/S40903不銹鋼的鍛造工藝規(guī)范預(yù)熱/℃  始鍛溫度/℃  終鍛溫度/℃ 冷卻方式760 1040~1120 705~790 空冷409L/S40903不銹鋼的熱處理退火溫度為780~950℃，快冷或緩冷，硬度&le 197HBW。409L/S40903不銹鋼的用途409L/S40903不銹鋼主要用于制造汽車排氣處理裝置。

4結(jié)晶特性

(1)409L鋼結(jié)晶時的固、液兩相區(qū)很小，小于30℃；(2)在高溫下幾乎沒有γ相。因此409L鋼在澆注后開始結(jié)晶時，由于直接與結(jié)晶器表面接觸，液相的過冷度很大，同時結(jié)晶器表面又促進非自發(fā)形核，因此，液相的形核率很高，形成表面細等軸晶。表面細等軸晶區(qū)的形成速度很快，此時鈦的碳化物因時間短來不及析出。在細等軸晶區(qū)形成之后，一般的鋼形成柱狀晶，但409L鋼沒有出現(xiàn)柱狀晶。409L鋼由于液固兩相區(qū)溫度區(qū)間窄，結(jié)晶時成分過冷區(qū)小，柱狀晶不易向前生長。同時，在細等軸晶區(qū)形成之后，經(jīng)過了一段時間，鈦和碳有時間進行擴散，形成碳化鈦顆粒，促進非自發(fā)形核。以上兩個原因使得該區(qū)域生成等軸晶，而不出現(xiàn)柱狀晶。斷面上沒有柱狀晶組織，全部為等軸晶，只是大小不同。在澆注過程中，當(dāng)鋼坯溫度下降到1100℃時，如果碳含量較多，部分Cr與C形成碳化物，使碳化物周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū)，有可能出現(xiàn)少量的δ相。此時鋼中出現(xiàn)兩個不同性能的相，或δ相含量在32%～6O%是坯塑性區(qū)。409L鋼碳含量很低，即使出現(xiàn)δ相，量也很少。因此，對性能不會有大的影響。409L鋼從高溫到低溫幾乎沒有α→γ相變，因此晶粒很容易長大，出現(xiàn)粗大的鐵素體組織，強度較低，在連鑄中，板坯切斷后上行時，易出現(xiàn)彎頭現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)。409L鋼結(jié)晶時的主要問題是晶粒粗大導(dǎo)致的性能降低[1]  。

5不銹鋼知識

不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼， 　又稱不銹耐酸鋼。實際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。

種類

不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。1、鐵素體不銹鋼：含鉻12%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。2、奧氏體不銹鋼：含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的wC< 0.08%，鋼號中標記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。3、奧氏體 -  鐵素體雙相不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。4、馬氏體不銹鋼：強度高，但塑性和可焊性較差馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。

不銹鋼作用

不銹鋼不會產(chǎn)生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性于