目前各國不(bu)銹(xiu)鋼牌號(hao)已超過百種(GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》包含了143個牌號),不(bu)銹鋼分類方法很多,按照GB/T 13304.2-2008《鋼分類 第2部分:按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類》以及國際上通用的分類方法(按鋼的金相組織劃分),不銹鋼分為5類,即奧氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵(tie)素體型不銹鋼馬(ma)氏體型不銹鋼(gang)沉淀硬化型(xing)不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱鋼(gang)的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的分(fen)類(lei)(lei)方法(fa)通常以(yi)金(jin)相組織(zhi)進行分(fen)類(lei)(lei)。按(an)金(jin)相組織(zhi)分(fen)類(lei)(lei)為(wei):奧(ao)氏體(ti)(A)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、鐵(tie)素體(ti)(F)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、馬氏體(ti)(M)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、奧(ao)氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)(A-F)型(xing)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和沉淀硬化(PH)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這幾類(lei)(lei)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)之間的成分(fen)如圖(tu)1-1所示。


一、奧氏體型不銹(xiu)鋼(gang)


  奧(ao)氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼在(zai)室溫下內部顯微組織為純奧(ao)氏體(ti)組織或奧(ao)氏體(ti)十(shi)少(shao)量鐵素體(ti)組織。形成(cheng)少(shao)量鐵素體(ti)的目的主要是防止熱裂紋的產生,也有利于防止焊縫的晶間腐蝕。


  奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni9 鐵基合金為基礎,在此基礎上根據不同的用途,發展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體型不銹鋼系列。奧氏體型不銹鋼不能利用熱處理使晶粒細化,也不能經過淬火來提高其硬度。奧氏體型不銹鋼在氧化性環境中具有優良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能,是應用最廣泛的不銹鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它有較好的力學性能和良好的焊接性,但對溶液中含有氯離子(Cl-)的介質特別敏感,易發生應力腐蝕。在這類鋼中添加鈦或鈮時,能提高其抗晶間腐蝕能力;添加鉬、銅和鈦,則能提高其在還原酸(如稀硫酸)中的耐腐蝕性能,同時也能提高其抗晶間腐蝕的能力。18-8型不銹鋼按其含碳量的不同分為三個等級:一般含碳量(質量分數:≤0.15%)、低碳級(質量分數:≤0.08%)和超低碳級(質量分數:≤0.03%)。


圖 2.jpg



二、鐵素體型不銹鋼


  室溫下它的(de)(de)內部顯微(wei)組(zu)織為鐵素體。合金元素以鉻(ge)為主(zhu)(鉻(ge)的(de)(de)質量分數為11.5%~32.0%),不(bu)含鎳(nie),某些鋼中(zhong)添(tian)加有(you)Mo、Ti、Al、Si等成分。一般以退火狀態供貨(huo)。隨著(zhu)鉻(ge)含量的(de)(de)提(ti)高,其耐(nai)酸性(xing)能(neng)也提(ti)高,加入(ru)鉬(Mo)后,則(ze)可(ke)提(ti)高耐(nai)酸腐蝕(shi)性(xing)和抗應力腐蝕(shi)的(de)(de)能(neng)力。這類不(bu)銹鋼列入(ru)國家標準的(de)(de)牌號有(you)022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該(gai)類鋼用(yong)于制造(zao)硝酸化(hua)工設(she)備的(de)(de)吸收塔、熱交(jiao)換器、儲槽(cao)和運輸(shu)硝酸用(yong)的(de)(de)槽(cao)罐以及制造(zao)不(bu)承受沖(chong)擊載荷的(de)(de)其他(ta)零部件和設(she)備。


  按照碳(tan)和氮(C+N)的總(zong)含量,高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)分為普通(tong)純(chun)(chun)度和超(chao)高純(chun)(chun)度兩個系列。


  普通(tong)純度(du)高鉻鐵(tie)素體不銹鋼(gang)(gang),其(qi)碳(tan)的質(zhi)量分數為0.1%左右并含少量氮,如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它與(yu)常用的奧氏體型不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)比,缺(que)點是(shi)材質(zhi)較脆,焊(han)接工藝性(xing)較差。這是(shi)因(yin)為:鐵(tie)素體晶粒長(chang)(chang)大后,只有通(tong)過壓(ya)力加工才(cai)能細化;在高溫下(例(li)如600~820℃)停(ting)留時(shi)間長(chang)(chang)時(shi),wcr≥17%的鋼(gang)(gang)會生成脆性(xing)的。相(xiang)(CrmFen);在400~526℃溫度(du)區間停(ting)留較長(chang)(chang)時(shi)間會出現(xian)室溫下的脆性(xing),即475℃脆性(xing)。因(yin)這類(lei)鋼(gang)(gang)脆性(xing)較大,所以(yi)限制了它的應用。


  超低(di)碳(tan)和(he)超低(di)氮(dan)含量(C+N總的質量分(fen)數≤0.025%~0.035%)的超高純度高鉻鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang),如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們(men)無論在(zai)韌性、耐蝕性還(huan)是焊接性等方面均優(you)于普通純度鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)。



三(san)、馬(ma)氏體型不銹鋼(gang)


  室溫下(xia)它的顯(xian)微組(zu)織為(wei)馬氏體。這類鋼中鉻的質量(liang)分數(shu)為(wei)11.5%~18.0%,碳的質量(liang)分數(shu)最高(gao)可達0.6%。碳含量(liang)增高(gao),提高(gao)了(le)鋼的強度和硬度。在這類鋼中加入少量(liang)鎳可促使(shi)生(sheng)成(cheng)馬氏體,同時又(you)能(neng)提高(gao)其耐蝕性。


  這類鋼具有一定(ding)的(de)耐腐蝕性(xing)和(he)較(jiao)好的(de)熱穩(wen)定(ding)性(xing)以(yi)及熱強性(xing),可(ke)以(yi)作為(wei)溫度在700℃以(yi)下長期工作的(de)耐熱鋼使用。它被廣泛用于制造韌性(xing)要求較(jiao)高的(de)零件,如汽輪(lun)機(ji)的(de)葉(xie)片、內燃機(ji)排(pai)氣閥和(he)醫療器(qi)械。這類鋼的(de)焊接性(xing)較(jiao)差(cha)。常用的(de)馬氏(shi)體(ti)型不銹鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等(deng)。



四(si)、奧(ao)氏(shi)體-鐵素體型不銹鋼


  室溫下其(qi)顯微組(zu)織為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)加(jia)鐵素體(ti)(ti)(ti)。通(tong)常鐵素體(ti)(ti)(ti)的(de)體(ti)(ti)(ti)積分數約占50%。這類鋼是在18-8型(xing)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼的(de)基礎上,添(tian)加(jia)更多的(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵素體(ti)(ti)(ti)元(yuan)素或降低含碳(tan)量(liang)(liang)而(er)得到的(de)鋼種。與含相(xiang)(xiang)同碳(tan)量(liang)(liang)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼相(xiang)(xiang)比(bi),具有較小的(de)晶(jing)間腐蝕傾(qing)向和較高(gao)的(de)力學性(xing)能,且韌性(xing)比(bi)鐵素體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼好(hao)。


  該(gai)類鋼具有(you)(you)抗點(dian)腐蝕(shi)、抗應力腐蝕(shi)性能。雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼通常以固溶狀態供貨。常用(yong)的(de)牌(pai)號有(you)(you)12Cr21Ni5Ti(1Cr21Ni5Ti)、022Cr19Ni5Mo3Si2N (00Cr18Ni5Mo3Si2)、022Cr23Ni4MoCuN、14Cr18Ni11Si4 AlTi (1Cr18Nil1Si4 AlTi)、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。


  雙相或復相不銹鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的2倍,耐晶間腐蝕性較好。它已在大化肥廠尿素CO2車間冷卻器以及制鹽蒸發設備等方面推廣使用。這類鋼機械加工、冷沖壓和焊接性能均良好。



五、沉淀硬化(hua)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)


  這(zhe)種鋼(gang)需(xu)經過(guo)系列的(de)(de)(de)熱處理使鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)淀(dian)析出,從(cong)而(er)提高(gao)材料的(de)(de)(de)強度。這(zhe)類鋼(gang)包括馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)、半奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)和奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)三(san)類。其中(zhong)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)在固溶(rong)處理后(hou),空冷至室(shi)溫(wen)(wen)即可(ke)得(de)到馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)十(shi)少量(liang)鐵素體(ti)(ti)(ti)或馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)十(shi)少量(liang)殘余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)組(zu)織,然(ran)后(hou)經時效強化(hua)(hua)。而(er)半奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)經固溶(rong)處理并(bing)冷卻至室(shi)溫(wen)(wen)后(hou),得(de)到的(de)(de)(de)是(shi)(shi)不(bu)穩定的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。為了(le)得(de)到馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織,還需(xu)經過(guo)M,點升(sheng)高(gao)到室(shi)溫(wen)(wen)以上(shang)的(de)(de)(de)熱處理,然(ran)后(hou)再使之時效強化(hua)(hua)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)則在室(shi)溫(wen)(wen)下(xia)呈穩定的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織,只需(xu)經時效強化(hua)(hua)即可(ke)達到目(mu)的(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬(shu)于沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)半奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)。該鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)織特點是(shi)(shi)在固溶(rong)或退火狀態(tai)時具有(you)(you)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和體(ti)(ti)(ti)積(ji)分數為5%~20%的(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。這(zhe)種鋼(gang)有(you)(you)很好(hao)(hao)的(de)(de)(de)成(cheng)形(xing)性能和良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)焊接性。





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