高氮不锈钢具有优异的力学性能及耐蚀性能。高氮不锈钢的制备方法主要有熔炼法和粉末冶金法,其中粉末冶金法制备高氮不锈钢包括:高压熔炼-气体雾化法,此法缺点在于需高压设备,设备投资大、操纵复杂;固态粉末氮化法,此法缺点在于经氮化后粉末氧含量增加(150~500)×10-4%;北京科技大学采用机械合金化法制备含氮不锈钢粉末,经15h球磨后粉末中氮的含量为0.37%(质量分数)。
采用热等静压成形技术可获得完全致密的高氮不锈钢,美国坩锅公司采用此法制得高强高耐蚀性能的不锈钢制品。瑞典粉末冶金公司在北海油田项目中,采用HIP技术生产各种海下及海面平台上部件,材质为粉末不锈钢。具体部件有各种法兰盘、接头、阀体、管道等,其生产的三通管每件重达155kg,阀重达2t。交付时间由原来铸造的8周缩短为4周,整个成品制造本钱降低20%,使用寿命更长,可靠性更高。美国也有几家公司采用热等静压工艺生产高性能石化、煤气管道部件,规模庞大。可见采用热等静压技术制备高氮不锈钢制品具有广阔远景。
本文探索了新的高氮不锈钢粉末制备工艺――常压熔炼-氮气雾化法制备高氮无镍不锈钢粉末、高氮超级奥氏体不锈钢粉末。
采用常压熔炼-氮气雾化制备含氮不锈钢粉末,氮气雾化压力(20~50)×105Pa。由于采用真空冶炼,高压氮气雾化,获得粉末氧含量低、活动性较好,粉末形貌主要为球状,部分为不规则状,大颗粒粉末表面附着少量小颗粒粉末。为了避免氮的溢出在冶炼时可采取两种措施:一是通过加压熔炼,二是采用快速冷凝。通过化学分析,氮含量达到0.736%。XRD分析高氮钢粉末组织结构,均为单相奥氏体组织,晶粒细小。若有铁素体出现,则经热等静压成形后,铁素体可全部转变为奥氏体。
可见,采用常压熔炼-高压氮气雾化制备高氮无镍不锈钢、超级奥氏体高氮不锈钢的方法是可行的。