奧氏體不銹鋼最基本的合金元素是鉻和鎳,代表性的牌號是含鉻為18%左右、含鎳為8%左右的鉻-鎳奧氏體不銹鋼,常稱為18-8不銹鋼。鉻和鎳的元素配比基本上保證了鋼的組織是穩定的奧氏體。
奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)發展很(hen)快,為(wei)了適應不同條件的(de)需要,在18-8鋼(gang)的(de)基礎(chu)上,改變碳的(de)含量或添加其(qi)他合(he)金元素,賦予了這類不銹(xiu)鋼(gang)更優良的(de)性能。
1. 降低碳的含量或(huo)加入鈦、鈮元(yuan)素,可提高(gao)耐晶間腐蝕性能,鈦或(huo)鈮的加入量有一定(ding)的要求,見(jian)本(ben)書第一章第二(er)節的內容。鈦加入量及(ji)Ti/C比與(yu)晶間腐蝕的關系見(jian)圖3-1。

2. 加(jia)入鉬、元素可提高在(zai)硫酸中的(de)耐腐蝕(shi)性。鉬及銅(tong)對(dui)18-8 鋼在(zai)硫酸中耐腐蝕(shi)性的(de)影響分別(bie)見圖(tu)3-2和圖(tu)3-3。

18-8鋼(gang)(gang)(gang)加入1.5%~4%的(de)鉬(mu),還可提高在(zai)(zai)(zai)各種有(you)機酸(suan)、硫酸(suan)鹽(yan)、漂白(bai)粉等介質中(zhong)的(de)耐腐蝕性能(neng),但加鉬(mu)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)適(shi)合在(zai)(zai)(zai)硝酸(suan)中(zhong)使(shi)用。在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)加入鉬(mu)量過(guo)高時,可能(neng)會(hui)因出(chu)現(xian)較(jiao)多量的(de)δ-鐵素體(ti)和σ相而引(yin)起脆性及晶間腐蝕性降(jiang)低,特(te)別是經過(guo)敏化處理時,高鉬(mu)的(de)不(bu)利作用更突出(chu),見(jian)圖3-2中(zhong)的(de)線2。
銅加(jia)入(ru)鉻(ge)-鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中,會提(ti)高在(zai)硫酸(suan)中的(de)耐腐蝕(shi)性(xing),但加(jia)入(ru)某些鉻(ge)-錳-氮不銹(xiu)鋼(gang)中時,可(ke)能會使(shi)產生(sheng)(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)的(de)敏(min)化溫度范圍擴大,出現(xian)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)的(de)敏(min)化時間(jian)縮短,而產生(sheng)(sheng)不利影響,在(zai)熱(re)處理或使(shi)用時應予以注意。
3. 加入硅(gui)并提(ti)高(gao)鉻、鎳等元(yuan)素的含量,可(ke)高(gao)不銹鋼在濃硝(xiao)酸(suan)中的耐腐蝕性。
4. 奧氏體不銹鋼中加入鉬或氮元素,可以提高在含有氯離子介質中的抗點腐蝕性能,以304不銹鋼和316LN不銹鋼兩種奧氏體不銹鋼比較,前者抗點蝕指數只為18,而后者的抗點蝕指數可達27。316L不銹鋼抗點蝕能力遠高于304不銹鋼。
5. 錳和(he)氮可以取代鉻-鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼中的鎳,以節約(yue)稀有貴重金屬鎳。
6. 奧氏體(ti)不銹鋼大幅度降(jiang)低碳的(de)含(han)量(liang),嚴格限制鉭(tan)(Ta)、鈷(gu)的(de)含(han)量(liang),可改變原子核性(xing)質,而應(ying)用(yong)(yong)于(yu)原子能(neng)工業。加入某些合金元素時,考慮(lv)元素對組織(zhi)的(de)穩定作用(yong)(yong),在鉻、鎳(nie)的(de)含(han)量(liang)上允許(xu)做適當的(de)調整。
對于(yu)鉻-鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼,在含有其(qi)他合金元素時,為(wei)保證(zheng)鋼的(de)組織是完全奧氏(shi)(shi)體(ti)組織,鎳(nie)的(de)含量應(ying)不小于(yu)下(xia)列經驗公式所給出的(de)數值(zhi):Ni≥1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2。
式中各(ge)元(yuan)素(su)符號分別表示該元(yuan)素(su)在鋼中的(de)(de)質量(liang)百分數含量(liang)。當鋼中鎳的(de)(de)含量(liang)低于(yu)(yu)按此公式的(de)(de)計算值時,則鋼的(de)(de)組織不完全是奧氏(shi)體(ti),可能還有一定量(liang)的(de)(de)δ-鐵素(su)體(ti)。此公式適(shi)用于(yu)(yu)自(zi)高溫快速冷卻鋼的(de)(de)組織。
對于以錳(meng)、氮(dan)代鎳的Cr-Mn-Ni-N奧(ao)氏(shi)體不銹鋼,當錳(meng)含量在5%~14%范圍時,為保證在1150℃時能(neng)具有完全奧(ao)氏(shi)體組織,所需(xu)要的碳(tan)加氮(dan)的最小含量應滿足下列(lie)公(gong)式:
C+N≥0.078[Cr+0.63W +1.4Mo+2.5V+2.8Nb+1.74(Si-0.5)-12.5]-0.05Ni
式(shi)中各元素符號分別表示該(gai)元素在(zai)鋼中的(de)質量百分數含量。在(zai)18-8鋼基(ji)礎上,奧氏體不銹鋼的(de)發展變化過程見圖3-4。


圖(tu)3-4除(chu)顯(xian)示了奧(ao)氏體(ti)不銹鋼外(wai),還顯(xian)示了在奧(ao)氏體(ti)不銹鋼基礎上,通過調整鉻、鎳含(han)量或加入其他(ta)合金元素后演變而來的(de)部分耐腐蝕合金和沉淀硬(ying)化不銹鋼。
我國標(biao)準(zhun)中,奧氏體不銹鋼棒材、鍛材和鑄材的部(bu)分(fen)(fen)牌號及化學成(cheng)分(fen)(fen)見表(biao)3-1。
