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航空、航天与运输工业

1.航天、航空工业。
  航空、航天工业大量使用不锈钢制造与发动机相关的零部件,所使用的钢类包括马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。
  (1)马氏体不锈钢。
  在宇航工业所使用的代表性钢号1Cr13、2Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18Mo等。
  1Cr13、1Cr17Ni2用以制作具有良好强度和韧生的零件,如发动机周围排气通路等零件,火箭燃料贮罐。
  2Cr13、9Cr18Mo用于制造高硬度零件,如杆、抓、销钉等。9Cr18Mo也用来制作高温周期运动零件和油压零件、紧固件等。
  (2)奥氏体不锈钢。
  在航天工业中,奥氏体不锈钢主要应用于大型液体燃料运载火箭、高强度低温压力容器和低压流体容器,见下表:

奥氏体不锈钢在航天工业中的应用

牌号
设备和部件
1Cr17Ni7
压力稳定的硬壳式机身结构、舱壁(3/4硬化态),高强度压力容器
0Cr18Ni9
0Cr18Ni11Nb
0Cr21Ni6Mn9N
轨道运行站用低压流体容器液体管路
0Cr18Ni10Ti
液体燃料贮罐
  (3)沉淀硬化不锈钢。
  飞机业大量使用沉淀硬化不锈钢,所涉及的牌号有PH13-8Mo、15-5PH、17-4PH、Custom455、AM350、A-286等。这些材料主要用于航空器的机械系统,包括插销、齿轮、挂钩、杆件、管接头、弹性元件等。如“阿波罗”人造卫星后遮板使用PH14-8Mo,XB-70大型飞机的翼桁使用15-5PH,宇宙飞机的紧固件使用A-286等。

2.交通运输工业。
  (1)铁路车辆用不锈钢
  铁道部客车车厢、地铁车厢、城市轻轨车厢等,为减轻重量,提高安全性,目前均采用不同硬化状态的1Cr17Ni7不锈钢制作,在城市电车上也使用0Cr18Ni5Mn9N(202)。
铁路车辆装饰用00Cr19Ni10。车厢内的厕所为防止人粪尿的腐蚀亦可使用0Cr17Ni12Mo2。
  (2)船舶
  船体结构 对运输食品、化学品、冷藏库等船舶使用0Cr18Ni10Ti钢或18Cr-8Ni复合板作为船舱材料。液化天然气运输船使用低温性能好的Cr-Ni奥氏体不锈钢。扫雷艇,隐形潜艇等使用高强无磁奥氏体不锈钢作为船体材料,如00Cr21Ni17Mo2N和00Cr22Ni13Mo3N等。
  船上设备 不锈钢主要用于与厨房相关的设备,主要牌号为0Cr18Ni9和0Cr17。潜望镜管和桅杆使用高强奥氏体不锈钢或双相钢。
  发动机 船用柴油机和蒸汽透平机是船舶主体动力机械。其中增压机、透平叶片,排气阀均为不锈钢制造。排气系统使用0Cr17Ni12Mo2,透平叶片使用12CrMo和17-4PH钢。无磁性发动机使用Cr-Ni奥氏体不锈钢。
  推进系统 随着船舶的大型化、高速化,推进器叶片强度和抗气蚀的能力成为当前推进器材料的重要技术问题,原用的锰青铜有被铝青铜代替的趋势。
  小型船已成功使用了Cr13型马氏体不锈钢,大型船舶采用0Cr17Ni12Mo2、0Cr25Ni5Mo2双相钢和0Cr17Ni7Al沉淀硬化不锈钢制作螺旋浆,既可采用整体铸造又可采用钣焊结构,为防止海水腐蚀,通常进行电化学保护。
  (3)汽车工业
  随着汽车工业的发展,不锈钢在汽车工业中的应用日益广泛,应用范围已不局限于装饰,已扩展到车架、排气系统、发动机零部件。目前一台家庭用车大概小号20-30KG不锈钢,日本于20世纪90年代初,每年用于汽车工业的不锈钢大约在10万-13万吨。
  汽车车架用不锈钢 汽车车架或高速客运汽车整体车身外壳,已成功地由含11%-12%Cr的不锈钢制造,寿命至少为10-20年。这些牌号包括409(00Cr11Ti)、408(00Cr12Ti NbAl AM363(0Cr11Ni4Ti)、00Cr12NiTi等。后者在南非、英国、澳大利亚、比利时等国相聚用于大型公共汽车、煤炭运输车、城市地铁车辆以及各种清扫车、洒水车和拖车等,有时与0Cr18Ni9组合使用。预计欧洲对这类钢的需求将会达到100万吨。使用证明:在运行120万千米后,暴露的框架部分仍处于极好状态,遭石头碰撞造成涂层剥落的裸露部分未见腐蚀迹象。车内没有任何保护的部分,未发现锈蚀,表面光滑如故。
  排气系统用不锈钢 汽车排气系统已由镀铝材料改为不锈钢材料,以保证运行5年不维修的要求,从经济和实用的观点,一般选用0Cr11Ti(409)类型的铁素体不锈钢,而日本则牌号较多,基本上是13Cr-17Cr铁素体不锈钢及其改良型,在某些部件上也使用Cr-Ni奥氏体不锈钢,目前汽车排气系统用钢概况见下表。在世界范围内,欧美主要使用409铁素体不锈钢,仅北美的年需求量就达40万吨,美国纽柯公司在CSP线上每年生产40万吨冷轧薄板供汽车工业使用。

汽车排气系统用不锈钢

装置名称
钢种
主要成分
特点
排气歧管
YUS450
R429EX
R444EX
NSSEM2
NAR-FH2
HAR-444MI
409
14Cr-0.5M-Nb
14Cr-Nb
19Cr-2Mo-Nb
18Cr-2Mo-Cu-Nb
13Cr-1Si-Nb
20Cr-2Mo-Cu-Nb
11Cr-Ti
高温下,良好强度,抗Cl-腐蚀,成形性
优异加工性
高温下强度高,耐热疲劳
高温下强度高,耐热疲劳
成型性,耐热疲劳
高温下强度高,抗氧化性、耐热疲劳
通用
金属载体

 
20Cr-5Al
(La,Zr,Y,Ti)
18Cr-3Al镀Al
00Cr25Ni20
22Cr-5Al
18Cr-2Al-Si
耐高温氧化
耐高温氧化
含Al(约11%)


 
挠性管
NSS-ER-4
NAR-306B SR1515
17Cr-13Ni-2.5
Mo-2.5Si
15Cr-15Ni-4Si-1Mo
成型性,耐高温氧化
成型性,耐高温氧化
消声器
YUS432
NSS422M3
R436LT
NAR-429LS
409
17Cr-0.5Mo-Ti
19Cr-0.5Mo-0.5Nb
18Cr-1.2M-Ti
14Cr-Nb-Ti
11Cr-Ti
加工性有了,耐氯腐蚀
耐冷凝水腐蚀,加工性良好
耐冷凝水腐蚀,加工性良好
近似409L
 
  汽车零部件 汽车零部件用不锈钢,除应具备本身的功能外,还应具有装饰性,以增加汽车的观赏性。这些部件所用的不锈钢基本上是0Cr18Ni9和Cr17型不锈钢,见下表:

汽车零部件用不锈钢

部件名称
材料牌号
消耗量
气缸密封圈
1Cr17Ni7
0.3-0.7kg/台
油冷却器板式换热器
0Cr17
0Cr18Ni9
0.2-0.4万吨/a
汽车紧固件
1Cr13,0Cr18Ni9
0Cr17Ni12Mo2
 
轮罩、刮水器、后视镜、装饰条、窗框
0Cr17、0Cr18Ni9
1Cr17Ni7
0Cr8Mo2
1Cr18Ni6Mo4
 
头灯护圈
0Cr17
 
安全带卷曲装置
1Cr17Ni7
 
安全气囊传感器,增压泵
0Cr18Ni9
 
大型客车扶手、安全栏杆、吊手杆
0Cr18Ni9
0Cr17
 
天线
0Cr18Ni9
 
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