GB/T 1220-2007中(zhong)列入了兩個低碳含鎳的Cr17Ni2型鋼:14Cr17Ni2 和17Cr16Ni2。
14Cr17Ni2鋼是在Cr17鋼的基礎上加入了2%Ni。由于鎳能使γ區擴大,使Cr17鋼的純鐵素體組織過渡到在高溫時為α+y的兩相狀態,使鋼能夠淬火成馬氏體而部分地接受強化。因此,14Cr17Ni2鋼既具有相當于Cr13型不銹鋼(12Cr13、20Cr13)的力學性能,又保持了Cr17型不銹鋼的耐腐蝕性能,特別是在海水中與銅合金(青銅)接觸時具有很高的電化學穩定性。所以,14Cr17Ni2鋼被廣泛應用于化工機械、造船工業及航空工業等方面。
由于(yu)14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)、鉻(ge)、鎳三個主(zhu)要元(yuan)素(su)(su)含量的(de)(de)(de)(de)上、下限(xian)較寬,并且含有(you)(you)錳、硅等(deng)元(yuan)素(su)(su),一般煉鋼(gang)(gang)方法不(bu)(bu)可(ke)避免的(de)(de)(de)(de)氮也存在于(yu)鋼(gang)(gang)中,這樣(yang)鋼(gang)(gang)中既有(you)(you)穩(wen)定(ding)奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)碳(tan)(tan)、鎳、錳、氮,又有(you)(you)形成(cheng)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)鉻(ge)、硅,就(jiu)使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)組織變(bian)得復雜,但在大(da)多數情況下都具有(you)(you)兩(liang)相(xiang)組織(圖9.22)。由圖9.22可(ke)知,14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)自高溫快(kuai)冷以后(hou)的(de)(de)(de)(de)組織是奧氏(shi)體(ti)(ti)、馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)和(he)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)。14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)化(hua)學成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)大(da)變(bian)化(hua)(在規定(ding)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內),即可(ke)引起鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含量的(de)(de)(de)(de)很大(da)差別。如表9.23所(suo)示的(de)(de)(de)(de)兩(liang)種(zhong)成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)14Cr17Ni2鋼(gang)(gang),前者含有(you)(you)20%的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti),后(hou)者由于(yu)成(cheng)分中少了1.35%Cr,多了0.4%Ni和(he)0.04%N,組織中沒有(you)(you)了鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)。可(ke)見(jian)14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)、錳、鎳偏(pian)上限(xian),鉻(ge)和(he)硅偏(pian)下限(xian)時,鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含量減少,反之則增多。氮雖(sui)然(ran)不(bu)(bu)是規定(ding)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su),但微量的(de)(de)(de)(de)氮卻起著(zhu)很大(da)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(圖9.19)。

與12Cr13鋼(gang)一(yi)樣(yang)(yang),14Cr17Ni2鋼(gang)中出現大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體時,使(shi)力學(xue)性(xing)能(neng)降(jiang)(jiang)低(di),主要表現在(zai)沖擊(ji)韌度(du)方面(表9.24),對強度(du)的(de)(de)(de)(de)影響較小。14Cr17Ni2鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)沖擊(ji)韌度(du)還與鐵(tie)素(su)(su)體的(de)(de)(de)(de)分(fen)布有(you)關,鐵(tie)素(su)(su)體呈斷續網狀分(fen)布的(de)(de)(de)(de)ak值(zhi)最低(di),而(er)呈明顯帶(dai)狀分(fen)布的(de)(de)(de)(de)ak值(zhi)比前者可高出3倍左右。14Cr17Ni2鋼(gang)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)大(da)量(liang)(liang)鐵(tie)素(su)(su)體還會(hui)使(shi)熱塑性(xing)降(jiang)(jiang)低(di),鍛(duan)造時形(xing)成裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)傾向增(zeng)大(da)。根據生產實踐經驗(yan),將14Cr17Ni2鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)控制在(zai)下列范圍(wei)內:C含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)0.13%~0.17%,Si含(han)(han)量(liang)(liang)不大(da)于(yu)0.37%,Mn含(han)(han)量(liang)(liang)不大(da)于(yu)0.6%,Cr含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)16.5%~17.5%,Ni含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)2.2%~2.5%,可使(shi)8鐵(tie)素(su)(su)體含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)10%~15%,保證一(yi)般力學(xue)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)要求。也有(you)人主張(zhang)將鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)三個主要元素(su)(su)調整在(zai)下列范圍(wei)內:C含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)0.15%~0.25%,Cr含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)16%~16.8%,Ni含(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)2%~2.5%,這樣(yang)(yang)可使(shi)δ鐵(tie)素(su)(su)體含(han)(han)量(liang)(liang)限(xian)制在(zai)3%~5%,保證要求的(de)(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng),但會(hui)帶(dai)來下述兩(liang)個問題:一(yi)是增(zeng)加(jia)碳和降(jiang)(jiang)低(di)鉻以后(hou)會(hui)損及(ji)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)能(neng);二是由(you)于(yu)碳及(ji)鎳的(de)(de)(de)(de)提高導致鋼(gang)中殘余奧氏體含(han)(han)量(liang)(liang)增(zeng)多(duo)。

14Cr17Ni2鋼(gang)的鍛(duan)造(zao)加(jia)(jia)(jia)熱規范(fan)是:始(shi)鍛(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)1150℃,終鍛(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)800~900℃。鍛(duan)造(zao)加(jia)(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)(bu)能過(guo)高,在高溫(wen)(wen)(wen)下停留的時(shi)間(jian)(jian)也(ye)不(bu)(bu)要過(guo)久(jiu),以(yi)免析出(chu)大量的鐵素(su)體(ti),影響熱處(chu)理(li)以(yi)后的力學性能。圖9.28為14Cr17Ni2鋼(gang)(成分:0.18%C、0.41%Si、16.10%Cr、1.90%Ni、0.70%Mn)于不(bu)(bu)同溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)和時(shi)間(jian)(jian)加(jia)(jia)(jia)熱后的鐵素(su)體(ti)數(shu)量的變化。可以(yi)看出(chu),加(jia)(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)較之加(jia)(jia)(jia)熱時(shi)間(jian)(jian)更能影響鋼(gang)中的鐵素(su)體(ti)含(han)量,而且在加(jia)(jia)(jia)熱至1000℃以(yi)上(shang)才顯著增多(duo),因此過(guo)熱易發生于鍛(duan)造(zao)加(jia)(jia)(jia)熱不(bu)(bu)當時(shi)。淬火加(jia)(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過(guo)高及保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian)(jian)過(guo)久(jiu)也(ye)會使鐵素(su)體(ti)含(han)量增多(duo),但不(bu)(bu)及鍛(duan)造(zao)過(guo)熱顯著。

鍛(duan)(duan)造(zao)時還應注意要有足夠的(de)鍛(duan)(duan)造(zao)比,合理地分配每次加熱的(de)變形量,以(yi)使(shi)鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒破碎,獲得(de)有利于韌性(xing)的(de)分布(bu)狀態,以(yi)及防止因(yin)變形不(bu)均勻而(er)在兩相的(de)界面上產(chan)生裂紋。
14Cr17Ni2鋼(gang)的(de)軟化(hua)處理(li)與(yu)Cr13型不(bu)銹鋼(gang)一樣(yang),也是采用(yong)高溫(wen)回火(huo)或完(wan)全退火(huo)。前者是加熱(re)至(zhi)650℃左右保溫(wen)后于(yu)空氣中(zhong)冷(leng)卻;后者是加熱(re)至(zhi)850~880℃保溫(wen)后爐冷(leng)至(zhi)750℃后空冷(leng)。需(xu)要特別指出的(de)是,14Cr17Ni2鋼(gang)是不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)對白點很敏感的(de)鋼(gang),用(yong)以生(sheng)(sheng)產大型鍛件,鍛后應進行去白點退火(huo),否則鍛件有(you)產生(sheng)(sheng)白點的(de)可能。
14Cr17Ni2鋼的淬火溫度以950~980℃比較適宜,溫度超過1000℃時由于組織中鐵素體增加及出現殘余奧氏體,使淬火后的硬度降低(圖9.29)。淬火加熱溫度過高,一方面使奧氏體中溶解大量的碳及合金元素,穩定性增高;另一方面,當高溫時析出8鐵素體以后,使奧氏體中的合金元素,特別是起穩定奧氏體作用的合金元素相對地增多,使馬氏體轉變點降低,殘余奧氏體含量增多。由圖9.29可以看出,稍許成分的差異也會使淬火后的硬度相差甚大。14Cr17Ni2鋼的組織中出現大量殘余奧氏體時,會出現晶間腐蝕。在正常淬火情況下,14Cr17Ni2鋼沒有晶間(jian)腐(fu)蝕傾向。

14Cr17Ni2鋼的淬火一般采用油冷(leng),淬火后的組(zu)織為馬(ma)氏(shi)體、鐵素體及少量的殘余(yu)奧(ao)氏(shi)體。
14Cr17Ni2鋼通常(chang)采用(yong)(yong)在(zai)275~350℃與(yu)(yu)550℃以上回(hui)火(huo)。275~350℃低(di)溫回(hui)火(huo)后的(de)(de)(de)基體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)為回(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti),具(ju)有(you)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)(350~402HB)與(yu)(yu)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),適(shi)用(yong)(yong)于要(yao)求高(gao)(gao)硬(ying)度(du)(du)及耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)零件(jian)。550~700℃高(gao)(gao)溫回(hui)火(huo)后的(de)(de)(de)基體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)為回(hui)火(huo)索氏(shi)體(ti)(ti)(ti),強度(du)(du)與(yu)(yu)韌性(xing)配合(he)(he)較(jiao)好(hao),耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)也高(gao)(gao)。這兩種狀態的(de)(de)(de)顯微組織(zhi)雖然(ran)不同,但都具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),沒有(you)明顯的(de)(de)(de)差別(bie),在(zai)濃(nong)度(du)(du)為50%的(de)(de)(de)冷態或沸騰的(de)(de)(de)5%硝酸(suan)中(zhong),均(jun)具(ju)有(you)10級標(biao)準中(zhong)的(de)(de)(de)第3級(表9.1)。高(gao)(gao)溫回(hui)火(huo)工(gong)藝主要(yao)用(yong)(yong)于要(yao)求強度(du)(du)和韌性(xing)配合(he)(he)較(jiao)好(hao)和耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)結(jie)構零件(jian)。

與Cr13型不銹鋼一樣,14Cr17Ni2鋼一般不采用350~550℃回火,在這一溫度區間回火的14Cr17Ni2鋼的耐蝕性能與沖擊韌性均低,這與它具有回火脆性和“475℃脆性(xing)”有關。14Cr17Ni2鋼在550℃左右回火后,油冷后的沖擊值比空冷后約高出一倍。14Cr17Ni2鋼在450℃重復加熱時,隨加熱時間的延長,沖擊值顯著降低,與冷卻條件無關,這表明該鋼還具有高鉻鋼固有的475℃脆性。
當淬火(huo)的(de)(de)(de)14Cr17Ni2鋼中存在(zai)殘余奧(ao)氏體(ti)(ti)時(shi),在(zai)高溫回(hui)火(huo)過程中它們不可能完(wan)全等溫分解(jie),而是析(xi)出一部分碳化(hua)物后(hou)殘余奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性降(jiang)低(di)(di),于回(hui)火(huo)過程中轉變為(wei)馬(ma)氏體(ti)(ti),結果使調質后(hou)鋼的(de)(de)(de)強度升高,而塑性與(yu)韌(ren)性降(jiang)低(di)(di)。在(zai)這種(zhong)情況下,可在(zai)原來的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)溫度再進行一次(ci)回(hui)火(huo),使新生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)分解(jie)為(wei)回(hui)火(huo)索氏體(ti)(ti),從而使強度降(jiang)低(di)(di),而塑性與(yu)韌(ren)性提高。
14Cr17Ni2鋼(gang)熱處理后具有較高的(de)(de)強度和(he)(he)硬(ying)度,對氧(yang)化(hua)酸(suan)(suan)(suan)類及(ji)(ji)有機(ji)鹽類的(de)(de)水溶液有良好的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing),一般用于既要(yao)求高力學性(xing)能的(de)(de)可淬(cui)硬(ying)性(xing),又(you)要(yao)求較高的(de)(de)耐(nai)硝酸(suan)(suan)(suan)及(ji)(ji)有機(ji)酸(suan)(suan)(suan)腐蝕(shi)的(de)(de)零件(jian)、容器和(he)(he)設備(bei),如軸類、活(huo)塞桿(gan)、泵、閥等的(de)(de)部(bu)件(jian),以及(ji)(ji)彈(dan)簧和(he)(he)緊固件(jian)等。
17Cr16Ni2是新列(lie)入 GB/T 1220-2007中的(de)(de)鋼號。與14Cr17Ni2鋼相比,17Cr16Ni2鋼適當增加了碳含量,略減少(shao)鉻含量,從而明顯改(gai)善了鋼的(de)(de)加工性(xing)能。該鋼適于制作要求較(jiao)高(gao)強度、韌性(xing)和(he)良好耐蝕性(xing)的(de)(de)零部(bu)(bu)件,以及在潮濕介質中承受應(ying)力的(de)(de)部(bu)(bu)件。



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