目前各國不銹(xiu)鋼牌號已超過百種(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),不銹鋼(gang)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,即奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙(shuang)相不銹鋼)、鐵素體(ti)型不銹鋼(gang)馬氏體型(xing)不銹鋼沉淀硬(ying)化型不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)分(fen)類(lei)方(fang)法(fa)通常以金(jin)相(xiang)(xiang)組織(zhi)進行分(fen)類(lei)。按(an)金(jin)相(xiang)(xiang)組織(zhi)分(fen)類(lei)為(wei):奧氏(shi)體(A)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵素體(F)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、馬氏(shi)體(M)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、奧氏(shi)體-鐵素體(A-F)型(xing)(xing)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和沉淀硬(ying)化(PH)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這幾類(lei)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)之間的(de)成分(fen)如圖(tu)1-1所(suo)示。


一、奧氏體(ti)型不銹(xiu)鋼


  奧(ao)氏體(ti)型不銹鋼在室(shi)溫(wen)下(xia)內部(bu)顯微組織(zhi)(zhi)為(wei)純奧(ao)氏體(ti)組織(zhi)(zhi)或(huo)奧(ao)氏體(ti)十(shi)少(shao)量鐵(tie)素體(ti)組織(zhi)(zhi)。形(xing)成少(shao)量鐵(tie)素體(ti)的目的主要是(shi)防止熱裂(lie)紋的產(chan)生(sheng),也有利于防止焊縫的晶間(jian)腐(fu)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(ti)型(xing)不銹鋼


  室溫下它的(de)內部顯(xian)微(wei)組織為(wei)鐵素(su)體(ti)。合金元素(su)以鉻為(wei)主(鉻的(de)質量(liang)分數為(wei)11.5%~32.0%),不含鎳,某些鋼中(zhong)添加有(you)Mo、Ti、Al、Si等(deng)成分。一般以退火狀態(tai)供貨。隨著鉻含量(liang)的(de)提(ti)高,其(qi)耐(nai)酸性(xing)能(neng)也提(ti)高,加入鉬(Mo)后,則(ze)可(ke)提(ti)高耐(nai)酸腐(fu)蝕(shi)性(xing)和(he)(he)抗(kang)應力腐(fu)蝕(shi)的(de)能(neng)力。這類不銹鋼列入國家標準的(de)牌號(hao)有(you)022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等(deng)。該類鋼用(yong)于制造硝酸化工設(she)備的(de)吸收塔、熱交換器、儲槽(cao)和(he)(he)運(yun)輸硝酸用(yong)的(de)槽(cao)罐(guan)以及(ji)制造不承受沖(chong)擊載荷的(de)其(qi)他(ta)零部件和(he)(he)設(she)備。


  按照碳和氮(C+N)的總含量,高(gao)鉻鐵素體不銹鋼(gang)分為普通純度和超高(gao)純度兩個系列。


  普通(tong)純度(du)高鉻鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼,其碳的(de)質(zhi)量(liang)分數(shu)為0.1%左右并含(han)少量(liang)氮,如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等(deng)。它與常用(yong)的(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼相比,缺點(dian)是材質(zhi)較脆,焊接(jie)工藝(yi)性(xing)較差。這是因(yin)為:鐵(tie)素體(ti)晶粒長(chang)大后,只有通(tong)過壓力加工才(cai)能細(xi)化;在高溫下(例如600~820℃)停留時(shi)間長(chang)時(shi),wcr≥17%的(de)鋼會生(sheng)成脆性(xing)的(de)。相(CrmFen);在400~526℃溫度(du)區間停留較長(chang)時(shi)間會出現(xian)室溫下的(de)脆性(xing),即(ji)475℃脆性(xing)。因(yin)這類(lei)鋼脆性(xing)較大,所以限制了(le)它的(de)應用(yong)。


  超低碳和超低氮含量(liang)(liang)(C+N總的質量(liang)(liang)分數≤0.025%~0.035%)的超高(gao)純(chun)度高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體不(bu)銹鋼,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和008Cr27Mo(00Cr27Mo)等(deng)(deng),它們無論(lun)在韌性(xing)、耐蝕性(xing)還(huan)是焊接性(xing)等(deng)(deng)方(fang)面均優于普通純(chun)度鐵素(su)體不(bu)銹鋼。



三、馬氏體型不銹(xiu)鋼(gang)


  室溫下它的顯微組織為馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)。這(zhe)類鋼(gang)中鉻(ge)的質量(liang)(liang)分數(shu)為11.5%~18.0%,碳的質量(liang)(liang)分數(shu)最高(gao)可達0.6%。碳含量(liang)(liang)增高(gao),提高(gao)了(le)鋼(gang)的強度(du)(du)和硬度(du)(du)。在這(zhe)類鋼(gang)中加入少量(liang)(liang)鎳可促使生(sheng)成馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti),同(tong)時又能提高(gao)其耐(nai)蝕性(xing)。


  這類鋼具有一定的耐腐蝕性和較(jiao)好的熱(re)穩定性以及熱(re)強性,可以作為溫度在700℃以下長期工(gong)作的耐熱(re)鋼使用。它被廣泛用于制造韌性要求較(jiao)高的零件,如汽輪機的葉片、內燃(ran)機排氣閥和醫療(liao)器械。這類鋼的焊接性較(jiao)差(cha)。常用的馬氏體型不(bu)銹鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏(shi)體-鐵素體型不銹鋼


  室溫下其(qi)顯微組織為奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)加鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。通(tong)常鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)積(ji)分數約(yue)占50%。這類鋼(gang)(gang)是在18-8型(xing)(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)基(ji)礎上,添(tian)加更多(duo)的(de)(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)元素(su)(su)或降低含碳(tan)量而得到的(de)(de)鋼(gang)(gang)種。與含相同(tong)碳(tan)量的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相比,具有(you)較(jiao)小的(de)(de)晶間(jian)腐蝕傾向和較(jiao)高的(de)(de)力學性能(neng),且韌性比鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)好。


  該類鋼具有(you)(you)抗點腐蝕、抗應力腐蝕性能。雙相不銹鋼通常(chang)以固溶(rong)狀態供貨。常(chang)用的(de)牌號有(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、沉淀硬化型不銹鋼


  這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)需經(jing)過系列的(de)熱處理(li)(li)使(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)析出,從而提高材料的(de)強度(du)。這類鋼(gang)(gang)包(bao)括馬氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)、半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)三類。其中(zhong)馬氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)在固(gu)(gu)溶處理(li)(li)后(hou)(hou),空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen)即可得(de)到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)十(shi)少量鐵素(su)體(ti)或馬氏(shi)(shi)體(ti)十(shi)少量殘(can)余奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)組(zu)織,然后(hou)(hou)經(jing)時(shi)(shi)效強化(hua)(hua)。而半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)經(jing)固(gu)(gu)溶處理(li)(li)并冷(leng)卻(que)至(zhi)室(shi)溫(wen)后(hou)(hou),得(de)到(dao)的(de)是(shi)不穩(wen)定(ding)的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織。為了得(de)到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織,還(huan)需經(jing)過M,點(dian)升高到(dao)室(shi)溫(wen)以上的(de)熱處理(li)(li),然后(hou)(hou)再(zai)使(shi)之時(shi)(shi)效強化(hua)(hua)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)則在室(shi)溫(wen)下呈穩(wen)定(ding)的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織,只需經(jing)時(shi)(shi)效強化(hua)(hua)即可達到(dao)目(mu)的(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬(shu)于沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)。該鋼(gang)(gang)的(de)組(zu)織特點(dian)是(shi)在固(gu)(gu)溶或退火(huo)狀(zhuang)態時(shi)(shi)具有奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)和(he)體(ti)積分(fen)數為5%~20%的(de)鐵素(su)體(ti)組(zu)織。這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)有很好(hao)的(de)成(cheng)形性能和(he)良好(hao)的(de)焊(han)接性。





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