日本不锈钢开发最新进展

zhd1998cn

1 不锈钢钢筋SUSCON
    日本20世纪60年代以后建造的土木钢结构建筑物、混凝土结构建筑物正在老化。现在，对这些建筑物采用各种防腐技术来维持管理。今后建造的土木钢结构物和混凝土结构建筑物要求使用寿命长、维修量小。为了应对这种社会需求，日本爱知制钢公司将支撑这一社会需求的不锈钢钢筋SUSCON商品化，下面介绍其特点。
    铬系不锈钢钢筋——铬系不锈钢钢筋SUS410（SUS410L）可以替代涂敷环氧树脂的钢筋和镀锌钢筋，而且原材料本身耐久性良好。爱知制钢公司可以生产JIS G 4322规定的钢筋混凝土用不锈钢异形棒钢的全部强度的产品。涂敷环氧树脂的钢筋和镀锌钢筋，在现场施工时出现断面和损伤时需要进行修补，而不锈钢钢筋，作为原材料具有良好的耐久性，所以其可以与普通钢筋一样加工、管理和施工。而且，对混凝土中的氯侵蚀和中性化具有良好的耐久性，可用于玻璃纤维加强混凝土（GRC）水泥。
    制造范围——牌号：SUS410及SUS410L。尺寸：D10mm~ D38mm，10种尺寸规格。形状：横肋钢筋。强度划分：295A、295B、345、390（见表1）。
    奥氏体系不锈钢钢筋——奥氏体系不锈钢钢筋SUS304和SUS304N2，完全适用于混凝土中，而且对户外环境下的氯侵蚀也具有良好的耐久性。而且是以非磁性为特点的不锈钢钢筋。对混凝土中和户外环境下的氯侵蚀具有良好的耐久性，可用于混凝土楼面板的接缝和嵌入物，在医院核磁共振（MRI）室等设置精密磁性装置的混凝土结构件中，可作为非磁性钢筋使用。
    制造范围——牌号：SUS304及SUS304N2。尺寸：D10mm~ D38mm，10种尺寸规格。形状：横肋钢筋。强度划分：295B、390（见表1）。
   
              表1   不锈钢钢筋SUSCON商品
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    牌号        相当牌号          强度划分
                          295A    295B    345    390
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    SUS410-SD   SUS410
                SUS410L    ●      ●      ●     ●
    SUS304-SD   SUS304
                US304N2    －      ●      ▲     ●
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        注：●可制造；▲研制中。
    2008年3月制定了JIS G 4322钢筋混凝土用不锈钢异形棒钢标准，2008年9月由日本土木学会发行了用不锈钢钢筋的混凝土结构物的设计施工指导。今后，不锈钢钢筋将有助于混凝土结构件的长寿命化和最小维修量的要求。
    2 防虫不锈钢
    蟑螂喜好温暖的场所，其进入印刷电路板等电气电路中，就会发生短路故障。近年来，主要是采用药剂驱除，但这些对策不仅需要反复操作，而且还要避免药剂接触到食物器皿和食材等，存在安全性问题。所以，希望有一种比杀死蟑螂更好的让蟑螂不能靠近的防虫方法，于是开发了带有防蟑螂功能的“防虫不锈钢”。
    产品特点——①用1μm~ 2μm特殊处理覆膜（涂层）的效果，使蟑螂不能靠近；②因薄特殊处理覆膜，产生#240研磨不锈钢原材料的光泽；③特殊处理的覆膜是由防虫成分和透明基底树脂构成，该产品由JFE钢板公司、Earth制药公司和石原药品公司共同开发。
    防虫机理——蟑螂如果接触到“防虫不锈钢”，由触角、口、脚等触到并感知防虫成分，就会引起异常行动，逃离防虫钢板表面。数次接触到防虫钢板的蟑螂，就会不再靠近防虫钢板。
    可制造范围——板厚：0.3 mm~1.0mm；板宽：20mm~1000 mm；牌号：SUS430、SUS304等。可以进行两面处理、单面处理和单面处理加内侧涂层三种处理。
    安全性——和食盐具有同等程度的安全性。毒性口服数据LD50值：防虫成分3g/kg、食盐3g/kg。常温下无味，没有不舒服感。防虫成分不是环境荷尔蒙物质。
    用途——厨房有关的构件、食品类构件、电子机器构件及其他，想要避免蟑螂入侵的地方。
    使用注意事项——①避免在紫外线照射下（特别是户外）使用；②如果表面有粘附物，防虫效果可能不理想；③部分有机溶剂可能会溶解特殊处理覆膜；④避免用于与食品经常接触的用途。
    3 弹簧用奥氏体系不锈钢
    日本金属工业公司在普通弹簧用奥氏体系不锈钢SUS304、SUS301的基础上，又开发了以下钢种。充分运用各个钢种的特性，可以非常详细地应对汽车部件和电子部件等的各种需求，表2是各钢种的力学性能。
   
               表2   弹簧用奥氏体系不锈钢力学性能
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    牌号      调质    抗拉强度   0.2%屈服   伸长率   硬度
              符号      MPa      强度，MPa    %       HV
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    NTK       3/4H      1295        919       26     380
    301HD     H         1400       1203       19     433
    NTK D-3   H         1373       1225       14     440
    NTK S-4   2B         861        508       47     259
              3/4H      1168       1055       21     394
              H         1527       1425        7     469
    SUS301    3/4H      1258       1058       24     388
              H         1432       1316       12     436
    NTK       1/2H       872        614       38     282
    D-7S      H         1191       1107       11     387
    SUS304    1/2H       854        634       39     270
              H         1217       1132        8     394
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        注：抗拉试验：JIS Z 2241 13B号；硬度试验：JIS Z 2244 HV2。
    NTK 301HD是在SUS301的基础上提高了加工硬化性的奥氏体系不锈钢。与同等强度的SUS301相比，NTK 301HD的冷加工性、特别是伸长率优越，弯曲加工时不易产生裂纹等。适用于密封垫圈、盘簧、传送带和电缆架等要求高强度和易加工的构件。
    NTK D-3是AISI 201成分范围内的奥氏体系不锈钢。因为是节镍型钢种，不易受镍价格波动的影响。力学性能类似SUS301，作为SUS301的替代品，适用于3/4H、H、EH精加工的弹簧钢和要求高强度和耐磨损性的用途。期待汽车引擎密封垫圈、收缩弹簧、制动器等部件采用。
    NTK S-4是由17Cr-1.5Ni -15Mn代表成分组成的奥氏体系不锈钢，与SUS301、SUS304相比，常温弹簧特性良好，600℃以下的弹簧特性变差很小，所以，主要用于汽车引擎密封垫圈。另外，冷加工的导磁率增加极小，即使用于弹簧也不带磁性，有望用于电子以及电机部件。该钢种即使进行2B精加工也可获得与SUS304 1/2H同等的硬度，作为高强度下伸长率大的材料，适用于建筑物金属件、合页和液晶遮光板等。
    NTK平D-7S是2009年在美国材料试验协会（ASTM）以S20431 UNS号钢种注册的奥氏体系不锈钢，与上述的NTK D-3一样，也是节镍型钢种。其力学性能类似于SUS304，所以，比较容易替代使用SUS304、SUS301的弹簧部件。现在已经用于连接器、办公自动化机器、数码相机和游戏机等部件，受到各方面的好评，期待今后更加广泛地应用。
    4 耐氢脆性弹簧用不锈钢线材HYBREM
    电动汽车要求氢气稳定供给，氢气站装备有调节高压氢气流量的分配器和阀门，这些部件上采用的弹簧用不锈钢线材，要求高压氢气环境下的高度可靠性。现在弹簧用不锈钢，普通的SUS304对氢脆化的敏感性高。另一方面，在结构材料中，普通用途的SUS316L虽对氢脆化敏感性低，但存在强度和弹簧特性方面差的问题。
    日本精线公司以高压氢气压力调节阀用弹簧、或燃料电池汽车用弹簧、高压氢气中要求苛刻的弹簧特性为目标，开发了具有与SUS304同样强度，在氢环境下，韧性、弹簧抗疲劳特性略微下降的不锈钢线材。
    HYBREM的特点——HYBREM（Hydrogen Embrittlement Resistant Material）属于奥氏体系不锈钢。其通过添加微量特殊元素，防止冷加工后发生组织变化，同时提高层错能，使氢环境下的断面收缩率稳定。还通过优化碳和氮的平衡来控制科垂尔气团导致位错的钉扎，并成功地获得了与SUS304同样的强度和弹簧特性。
    HYBREM的基本特性——在高压氢气环境下，将超低应变速度的拉伸试验结果与Ar气氛下作了比较。高压氢气环境的断面收缩率降低率，SUS304是64%，而HYBREM只有非常轻微的3%。还进行了氢装料的弹簧试样在大气环境下的抗疲劳试验，实施氢装料的弹簧和未处理的弹簧相比，抗疲劳极限降低率，SUS304是26%，HYBREM约为3%，放在氢环境下具有良好的韧性和抗疲劳特性。
    适用范围——线材直径：Φ0.4 mm~5.0mm；加工：硬质树脂覆膜加工。
    5 超双相不锈钢NAS 74N
    强度高、耐蚀性好的双相不锈钢近年来受到关注。本节介绍的超双相不锈钢在双相不锈钢中是耐腐蚀性最好的，近年来其需求不断增加。双相不锈钢的生产很复杂，其中超双相不锈钢热加工时易产生脆化，生产钢板比较难，生产板卷的技术性就更难了。日本冶金工业公司充分运用长期积累的热轧技术，成功地生产出超双相不锈钢NAS 74N板卷，与不锈钢板一同提供给用户。
    超双相不锈钢NAS 74N的特性——NAS 74N是由奥氏体和铁素体组织混合组成的双相不锈钢，NAS 74N符合ASTM标准的UNS S32750，其化学成分示于表3。与奥氏体系不锈钢相比，是镍含量少的双相不锈钢，其特性是Cr、Mo、N含量高。这三种元素对提高耐腐蚀性有效，特别是Cr和Mo脆化相析出提前，所以该材料的制造性差。耐腐蚀性指标PRE值（PRE=Cr%+3.3×Mo%+16×N%）超过40。
   
                              表3   NAS 74N的化学成分标准值
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         C       Si     Mn       P        S       Ni        Cr         Mo        N
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    ≤0.030  ≤0.80  ≤1.20  ≤0.035  ≤0.020  6.0~8.0  24.0~26.0   3.0~5.0  0.24~0.32
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    力学性能——NAS 74N的力学性能值示于表4。因为是双相不锈钢，强度非常高。因此，允许应力高，设备材料可以薄壁化。但在冷加工时应该注意强度高这一点。
   
                 表4   NAS74N的力学性能标准值
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    0.2%屈服强度，MPa    抗拉强度，MPa    伸长率，%      硬度
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            ≥550           ≥795           ≥15      ≤HRC32
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    耐腐蚀性——NAS 74N对于点腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀裂纹等局部腐蚀，具有良好的耐蚀性。根据ASTM G48 Method D的规定，在6%FeCl3+1%HCl溶液中，进行了72h的间隙腐蚀试验，比较其临界间隙腐蚀发生温度的耐蚀性结果示于图1。不锈钢的耐间隙腐蚀性随着PRE值的增加而提高，超双相不锈钢NAS 74N具有比其他双相不锈钢（SUS329J3L、SUS329J4L）更优良的耐蚀性，显示了与超奥氏体系不锈钢SUS836L同样的耐间隙腐蚀性。
    用途——NAS 74N在含海水和氯离子的环境中具有优良的耐蚀性，充分运用其高强度，可用于化工厂、海水淡化厂、热交换器、化学罐车和海水泵等。