馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)一類可通過熱處(chu)理(淬火(huo)回火(huo))對其(qi)性(xing)能(neng)進(jin)行調整的(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),通俗地講是(shi)一類可硬化的(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),此(ci)類鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)(you)高的(de)硬度、良(liang)好的(de)力(li)學性(xing)能(neng)和不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)性(xing),這些特性(xing)決定了此(ci)類鋼(gang)必(bi)須(xu)具(ju)(ju)備兩(liang)個基本條(tiao)件(jian):其(qi)一,在平衡相(xiang)圖中(zhong)必(bi)須(xu)有(you)(you)奧氏體(ti)相(xiang)區存在;其(qi)二(er),為使鋼(gang)形成耐腐蝕(shi)的(de)鈍化膜(mo),鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)必(bi)須(xu)在10.5%以(yi)上(shang)。馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在淬火(huo)狀態下(xia)具(ju)(ju)有(you)(you)體(ti)心四方晶體(ti)結構(gou)(馬氏體(ti)),具(ju)(ju)有(you)(you)鐵磁性(xing),在較弱腐蝕(shi)環境中(zhong)具(ju)(ju)有(you)(you)耐蝕(shi)性(xing)。鋼(gang)中(zhong)的(de)鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)可達18%,碳可以(yi)超過1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏(shi)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、化學成分
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)化學成(cheng)分列于(yu)表3-1,反應堆用的(de)1Cr13、12Cr13 不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)特殊規定也一并列入此表。
二、室溫力(li)學性能
不(bu)(bu)同標準對1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)室(shi)溫力(li)學(xue)(xue)性(xing)能的(de)規(gui)定值見(jian)表3-2。實測數據見(jian)表3-3。奧氏體(ti)化溫度和(he)回(hui)火溫度對1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹(xiu)鋼室(shi)溫力(li)學(xue)(xue)性(xing)能的(de)影響見(jian)圖3-2。熱處(chu)理工藝制度對不(bu)(bu)同溫度下(xia)(1Cr13)410不(bu)(bu)銹(xiu)鋼沖擊值的(de)影響見(jian)表3-4。
三(san)、疲勞和斷(duan)裂
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的室溫疲勞極限(xian)見表3-5,在指定(ding)存(cun)活(huo)率下的N-S曲線見圖3-3。試(shi)(shi)驗用鋼(gang)化學(xue)成分為0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試(shi)(shi)樣的熱處理工(gong)藝(yi)為:1050℃油淬,720℃×2h空(kong)冷回水。
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼在NaCl中的(de)疲(pi)勞行(xing)為見(jian)圖3-4。顯然環(huan)境的(de)變化對其(qi)疲(pi)勞壽命產生較(jiao)大影(ying)響。隨著 NaCl濃(nong)度增加,(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)鋼的(de)疲(pi)勞壽命縮(suo)短,見(jian)圖3-5。
四、高溫瞬力學性能
不同熱處理條件(jian)下(xia)的(de)高溫(wen)瞬時力學(xue)性能(neng)見表(biao)3-6。隨回火溫(wen)度的(de)提高×強度下(xia)降而塑韌(ren)性明顯提高,詳見表(biao)3-7。
五(wu)、持久和蠕變(bian)性能
數據(ju)見(jian)表(biao)3-8和表(biao)3-9。最小蠕(ru)變(bian)速度和應力關系曲線見(jian)圖3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持(chi)久強度(1030~1050℃油淬,750℃回(hui)火空冷)
六、高(gao)溫度(du)疲勞和介(jie)質條件的影響
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)高溫(wen)疲(pi)勞(lao)數(shu)據和介質條件對其高溫(wen)疲(pi)勞(lao)性能(neng)的(de)影響見(jian)表(biao)3-10和表(biao)3-11。
七、抗氧化和耐蝕(shi)性(xing)
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)出現強(qiang)烈氧化(hua)開始溫(wen)度為(wei)750℃。抗氧化(hua)性(xing)能見表3-12。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)具有不(bu)銹性(xing),在(zai)室溫(wen)稀硝酸(suan)及弱有機酸(suan)中也(ye)有一(yi)定耐蝕(shi)性(xing),在(zai)某些介質(zhi)中的耐蝕(shi)性(xing)見表3-13。在(zai)反應堆環境中的腐蝕(shi)見表3-14至表3-17。
八、熱(re)處(chu)理及(ji)組(zu)織結構(gou)
臨界點(近似(si)值):℃
等溫(wen)轉變(bian)曲線(xian):0.10C-12.4 Cr的1Cr13鋼,奧(ao)氏體(ti)化溫(wen)度(du)為980℃的等溫(wen)轉變(bian)曲線(xian)見圖3-7。
熱(re)處理(li)工藝:(1Cr13)410不銹鋼的熱(re)處理(li)工藝如下。
冶金廠通(tong)常以退(tui)火狀態交貨,以便(bian)最終(zhong)用戶加(jia)工制造。在制造廠的最終(zhong)熱處理為淬火并高溫回火,其(qi)組織(zhi)為回火索氏體(ti)和少量鐵素體(ti)。回火溫度的選(xuan)擇視其(qi)使用要求而(er)定,可參閱圖3-2。
九(jiu)、工藝性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的冷(leng)塑性(xing)(xing)及深(shen)(shen)沖性(xing)(xing)、拋光(guang)性(xing)(xing)和(he)切削(xue)加(jia)工(gong)(gong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良好(hao)(hao),板材(cai)的深(shen)(shen)沖度(du)與(yu)其(qi)厚度(du)有(you)關,板材(cai)愈厚深(shen)(shen)沖度(du)愈高。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的熱加(jia)工(gong)(gong)溫度(du)以850~1200℃為宜,隨后(hou)需(xu)(xu)灰冷(leng)或砂冷(leng)。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼具有(you)良好(hao)(hao)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng),其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)與(yu)0Cr13相近,可(ke)采用0Cr13或奧107、奧207的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie),為防止焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的冷(leng)裂紋,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)前應該預熱,預熱溫度(du)為200~300℃,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)經700~750℃熱處理(li)可(ke)獲得良好(hao)(hao)的性(xing)(xing)能(neng)(neng),選用奧氏體焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)可(ke)不(bu)進(jin)(jin)行(xing)熱處理(li)。應該強調的是(shi),當焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫需(xu)(xu)進(jin)(jin)行(xing)機(ji)械加(jia)工(gong)(gong)時應進(jin)(jin)行(xing)退(tui)火處理(li)。
十、物理性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的物理(li)性(xing)能見表(biao)3-18。
十一、應用(yong)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼(gang)主要用作抗弱腐蝕介質(zhi),并(bing)要求具有較高韌性及受沖擊負(fu)荷(he)的零部件(jian)(jian),如(ru)汽(qi)輪機(ji)葉片、水(shui)壓機(ji)閥、結構架、螺栓(shuan)、螺帽等(deng)。在反(fan)應(ying)堆環境中(zhong),主要用于2、3級(ji)輔助(zhu)泵傳動軸、蒸發器(qi)支承件(jian)(jian)、控制棒驅(qu)動機(ji)構等(deng)。