今天是2018年9月26日 星期三,欢迎光临本站 合肥美科氦业有限公司 网址: hfmeike.com

公司新闻

深冷装置(二)

文字:[大][中][小] 2011-11-19    浏览次数:536    

第 二 节   铁、 钢、不锈钢

人类进入铁器时代数千年里,长期把铁分为生铁和熟铁。这种分法是粗造的。本来,铁是化学性质活潑的元素,在地球上,铁都以铁的氧化物存在。用铁矿石冶炼铁时,碳元素与氧化合成二氧化碳跑掉而获得铁。但是,炼好的铁中却含有很多碳﹝约百分之二﹞。人们称它为生铁。生铁再经过冶炼和热处理,使碳原子在铁中数量减少或存在的形态发生变化,使之可锻,人们就获得了熟铁。现在,人们能够将铁内含碳量降至万分之二以下,制得软铁。软铁没有机械应用价值。但它具有很好的磁应用特性。直流电磁铁的铁芯是用软铁作的。

在十八世纪以前,人们用铁作成工具和兵器。这大大加速了人类社会文明的进程。近代工业革命以来,人们对铁的需求巨增,炼铁技术也大大改进。从此,人类进入钢铁时代。现在,人们把铁的合金﹝含碳量一般小于百分之一﹞都称作钢。再将钢细分为不锈钢、碳钢、工具钢、高速钢等说不尽的名称。有的还以合金元素的名称定义钢的名称。人们根据碳在铁中的含量,又把碳钢分别编号。钢中含碳量越大,它的硬度越高韧性越低。当碳含量在百分之四点三附近时,铁碳合金叫高碳铁;它不易被变形而易铸造。经适当热处理后,它的硬度、强度都很高。

不锈钢是制造深低温装置的极其重要的材料。不锈钢牌号因其产地不同而复杂。但它们的合金元素相近。原来,钢的不锈性源于铬。还是几百年前欧州人用铁炼长寿丹时,他们发现了铬铁合金的防锈特性。在钢内加入百分之十二的铬时,它在一般环境下就不生锈。所以,人们含铬大于百分之十二的铁合金统称为不锈钢。

人们根据对各种应用性能的要求,通过改变铬的含量和添加镍、钛等合金元素,制成了不同组分的不锈钢。

制造低温装置用的是1CR18NE9TI型不锈钢。牌号含义是:

1,碳含量小于百分之一,碳的元素符号被省略;

CR18,铬含量占百分之十八,CR是铬元素符号;

NE9 ,镍含量占百分之九,NE是镍元素符号;

TI  ,钛适量,TI是钛元素符号。

低温装置对不锈钢材料的要求是:

1、 材料应有良好的加工性能和机械强度。含碳量低于百分之一的钢材均具备此优点。

2、材料应不生锈。铬元素在钢中含量超过百分之十二时,钢即可防锈。铬在钢中含量增至百分之十八时就可预防铬偏析而造成局部区域铬含量低于百分之十二。这样就保证了钢的不生锈品质。所以,不锈钢冶炼规范是铬含量为百分之十八;、

3、无磁材料。低温装置经常是和强磁场装置伴生的。无磁不锈钢是经济实用的结构材料。本来,钢铁已成为当今世界强力结构材料的唯一材料。但是,钢铁具有强磁性和冷脆性。强磁性材料对强磁场装置有可怕的破坏性。当不锈钢中镍元素含量大于百分之八时,它的晶体结构即变成无磁性晶格结构﹝金属学上叫奥氏体﹞,同时,它也不再是冷脆的了。在冶金技术中,将镍含量增至百分之九,也是预防镍在合金中偏析。作成炊具的不锈钢不需要无磁性,有人拿着磁石试着买无磁锅、铲等炊具是没有科学根据的。更没有不锈铁一说。

4、低温装置要求材料焊接性能好。低温装置要承受冷一热一冷循环,又多为真空装置,经常是特型结构。因此,它对焊接的要求是很严格的。不锈钢中的钛元素可以使焊缝抗腐蝕力强。因为焊接操作中有局部加热和冷却,而在650℃附近,碳和铬的原子运动不同,会导致焊缝质量变差。不锈钢中的钛元素就是克服这种缺点的。由于钛在焊接时易挥发,焊条中的含钛量略高于基体,两者的其它组分应相同。这样可以降低结构应力。650℃附近温区是不锈钢性能退化的温区,应尽量避免不锈钢处于600℃一一700℃状态。近年的改质不锈钢已克服了这个缺点,但是,它的成本高多了。只有在600℃一一700℃条件下使用的不锈钢才用到改质不锈钢。

附:

1、 铁一一碳合金状态图的知识。

铁一一碳合金即为钢。钢和铁在状态图中为同义语。

在《氦气知识介绍》中,我们知道世间任何物质都有气相、液相、固相等三种状态。而金属在固相时,它的晶格﹝即它存在的状态﹞也随温度发生变化。単质金属的晶格中,可以有限地按一定比例溶纳其它物质的分子,形成金属固溶体。不锈钢就是碳、铬、镍、钛的铁固溶体。铁的熔点为1540℃,随着固溶元素总质量增大,熔点温度逐渐降低。铁从常温升高至熔化前,它的晶格多次变化,两次出现体心立方结构和一次面心立方结构。本文只讲有关铁磁性和冷脆性的状态部分。世间物质被置于磁场中,它可能使磁场强化或弱化,但最终磁场一般不会越出原来磁场的0.8倍至1.2倍;唯有铁、钴、镍三种金属和钕铁硼合金是例外。这四种物质能使原来磁场增至数千倍乃至万倍。它们被称为铁磁性物质。铁磁性是输变电的基础。给人类社会带来无法估量的益处;但在很多场合需避其害。铁的铁磁性只存在于温度低于768℃以下的体心立方结构状态。在不锈钢冶炼中添加大于百分之八的镍,就能使它在1400℃至910℃的状态即面心立方结构保持到常温,成为无磁不锈钢。同时,它也克服了钢的冷脆性。原来,体心立方结构的铁在低温时它将变脆。

2、 铁磁性及其饱和特性。

铁是铁磁性物质中强化原来磁场效应最强的。它能使磁场提高一万多倍。在普通铁心变压器中就是如此。在变压器铁心环路的横截面的缝隙,我们可以测量到一万多高斯磁场。但是,如果将缝隙扩大,该磁场会急剧降低。这说明靠铁心难以获得可视空间的﹝人的肢体病理诊断空间﹞强磁场。另一个局限是强化作用的饱和性。不管原来磁场是1.2高斯还是10高斯,被强化后的磁场都是1.2万高斯。正是利用这个特性,人们制成了磁饱和稳压器。


返回上一步
打印此页
[向上]