馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼是一類(lei)可(ke)(ke)(ke)通(tong)過(guo)熱處(chu)理(淬火回火)對(dui)其(qi)性能進行調整的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,通(tong)俗地(di)講是一類(lei)可(ke)(ke)(ke)硬(ying)化的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,此類(lei)鋼具(ju)(ju)有(you)(you)(you)高(gao)的(de)硬(ying)度(du)、良(liang)好的(de)力學性能和不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)性,這些特(te)性決定(ding)了此類(lei)鋼必須具(ju)(ju)備兩個基本條件(jian):其(qi)一,在(zai)(zai)平衡相圖中必須有(you)(you)(you)奧氏(shi)(shi)體(ti)相區存在(zai)(zai);其(qi)二,為使(shi)鋼形成耐腐蝕(shi)的(de)鈍化膜,鉻含量必須在(zai)(zai)10.5%以(yi)(yi)上。馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)(zai)淬火狀態下具(ju)(ju)有(you)(you)(you)體(ti)心(xin)四(si)方晶體(ti)結(jie)構(馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)),具(ju)(ju)有(you)(you)(you)鐵磁(ci)性,在(zai)(zai)較弱腐蝕(shi)環(huan)境中具(ju)(ju)有(you)(you)(you)耐蝕(shi)性。鋼中的(de)鉻含量可(ke)(ke)(ke)達18%,碳可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)超過(guo)1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏體不銹鋼,它是國際上通用的牌號,美國稱AISI410,法國RCC-M為Z10C-13、Z12C-13、日本稱SUS410、德國DIN標準中稱作X15Cr13。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼屬于半馬氏體型不銹鋼,經淬火的組織除馬氏體外,尚存在鐵素組織。經淬火和回火處理的1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有較高的強度、韌性,較好的耐蝕性和冷變形能力,具有良好的減振性能。通常該鋼在淬火和回火狀態下使用,回火為高溫回火和低溫回火,應避免在370~560℃的溫度回火,以確保鋼的良好性能。低溫回火可消除淬火過程中形成的內應力,高溫回火在保證其良好耐蝕性同時,可獲得優良的綜合力學性能。1Cr13、12Cr13主要用于對韌性要求較高和具有不銹性的受沖擊載荷的部件,如葉片、水壓機閥、緊固件、熱裂解抗硫腐蝕設備等,亦可制作在常溫條件耐弱腐蝕介質腐蝕的設備和部件。在反應堆中主要用于2、3級輔助泵傳動軸、蒸發器支撐件、控制棒驅動機構等。
一、化(hua)學成(cheng)分
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的化學成分列(lie)于表3-1,反應堆用的1Cr13、12Cr13 不銹鋼的特殊規定也一并列(lie)入此表。
二、室溫力學(xue)性(xing)能
不(bu)同(tong)標準對(dui)(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的(de)室溫(wen)力學性能(neng)的(de)規定值見(jian)表(biao)3-2。實(shi)測數(shu)據(ju)見(jian)表(biao)3-3。奧氏體(ti)化溫(wen)度(du)和回(hui)火溫(wen)度(du)對(dui)(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼室溫(wen)力學性能(neng)的(de)影響(xiang)見(jian)圖3-2。熱(re)處理工藝制度(du)對(dui)(dui)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)鋼沖擊值的(de)影響(xiang)見(jian)表(biao)3-4。
三、疲勞和斷裂
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼(gang)的(de)室溫疲勞(lao)極(ji)限見表3-5,在指(zhi)定存(cun)活率下的(de)N-S曲(qu)線見圖3-3。試驗用鋼(gang)化學(xue)成(cheng)分為0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試樣的(de)熱處(chu)理工(gong)藝為:1050℃油淬,720℃×2h空冷回水。
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)在(zai)NaCl中(zhong)的(de)(de)疲勞行為見(jian)圖(tu)3-4。顯然環境(jing)的(de)(de)變化對其疲勞壽命產生較大影(ying)響(xiang)。隨(sui)著 NaCl濃度增(zeng)加,(1Cr13)410不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)疲勞壽命縮(suo)短,見(jian)圖(tu)3-5。
四、高(gao)溫瞬力學性能(neng)
不同熱處理條(tiao)件下的(de)高溫瞬(shun)時力(li)學(xue)性(xing)能見表3-6。隨(sui)回火溫度的(de)提高×強度下降而(er)塑韌(ren)性(xing)明顯提高,詳見表3-7。
五、持久(jiu)和蠕變性(xing)能
數(shu)據見表(biao)3-8和(he)表(biao)3-9。最小蠕變速(su)度和(he)應力關系曲線見圖3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持久強度(1030~1050℃油淬,750℃回火(huo)空冷)
六(liu)、高溫度(du)疲(pi)勞和(he)介質條件的(de)影響
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的高(gao)溫疲勞數據和(he)(he)介質條件(jian)對其高(gao)溫疲勞性能的影(ying)響見表3-10和(he)(he)表3-11。
七、抗氧化和耐蝕性
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼出現強烈氧化開始溫(wen)度為750℃。抗(kang)氧化性能(neng)見表3-12。1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼具有不銹(xiu)性,在(zai)室溫(wen)稀(xi)硝(xiao)酸及弱有機酸中也有一定(ding)耐蝕(shi)(shi)性,在(zai)某些介質中的耐蝕(shi)(shi)性見表3-13。在(zai)反應堆環境中的腐蝕(shi)(shi)見表3-14至(zhi)表3-17。
八(ba)、熱處理及組織結構
臨(lin)界點(近似值(zhi)):℃
等溫轉(zhuan)變曲線:0.10C-12.4 Cr的(de)1Cr13鋼,奧氏體化溫度為980℃的(de)等溫轉(zhuan)變曲線見圖3-7。
熱(re)處理(li)工(gong)藝:(1Cr13)410不銹鋼(gang)的熱(re)處理(li)工(gong)藝如下。
冶(ye)金廠(chang)通(tong)常以退火(huo)狀態交貨,以便最(zui)終用戶加工制(zhi)造。在制(zhi)造廠(chang)的最(zui)終熱處理為(wei)淬火(huo)并高溫回(hui)(hui)火(huo),其組(zu)織為(wei)回(hui)(hui)火(huo)索氏體和少量鐵素體。回(hui)(hui)火(huo)溫度的選(xuan)擇視其使用要求而(er)定,可參閱圖(tu)3-2。
九、工藝性能(neng)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)冷(leng)塑性(xing)及深(shen)沖性(xing)、拋光性(xing)和切削加(jia)工性(xing)能(neng)良(liang)好(hao),板材(cai)的(de)深(shen)沖度(du)與其厚度(du)有(you)關,板材(cai)愈(yu)厚深(shen)沖度(du)愈(yu)高。1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)熱加(jia)工溫(wen)度(du)以850~1200℃為宜,隨后需(xu)(xu)灰(hui)冷(leng)或砂冷(leng)。1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng),其焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)與0Cr13相近,可采(cai)用0Cr13或奧(ao)107、奧(ao)207的(de)焊(han)(han)條焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),為防(fang)止焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)冷(leng)裂紋,焊(han)(han)前應該預熱,預熱溫(wen)度(du)為200~300℃,焊(han)(han)后經(jing)700~750℃熱處理可獲得良(liang)好(hao)的(de)性(xing)能(neng),選用奧(ao)氏體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),焊(han)(han)后可不進(jin)(jin)行熱處理。應該強(qiang)調(diao)的(de)是,當焊(han)(han)后焊(han)(han)縫需(xu)(xu)進(jin)(jin)行機械加(jia)工時應進(jin)(jin)行退火處理。
十(shi)、物理性能(neng)
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的物(wu)理性能見表(biao)3-18。
十(shi)一(yi)、應用
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼主(zhu)要(yao)用作抗弱腐蝕介(jie)質,并要(yao)求(qiu)具(ju)有較(jiao)高韌性及(ji)受沖擊負(fu)荷的(de)零部件,如汽輪機(ji)葉(xie)片、水壓機(ji)閥、結構(gou)架、螺栓(shuan)、螺帽等。在反(fan)應堆環境中(zhong),主(zhu)要(yao)用于(yu)2、3級(ji)輔助泵傳(chuan)動軸、蒸發(fa)器(qi)支承(cheng)件、控制棒(bang)驅(qu)動機(ji)構(gou)等。