鐵素體不銹鋼中,鉻含量較高的鋼也存在一些問題,主要表現在以下方面:



1. 脆性轉(zhuan)變溫(wen)度和缺口敏感性


    鉻含量高于15%(質量分數)的普通鐵(tie)素體不銹鋼(經正常熱處理后)對缺口十分敏感,高鉻鐵素體不銹鋼的韌性-脆性轉變溫度一般均高于室溫。有缺口才顯示室溫脆性,而且隨鉻含量的提高或缺口敏感度的增加,其脆性轉變溫度也隨之升高。當溫度升至870℃時,缺口敏感性才完全消失。


   造成缺口敏感性(xing)大和(he)(he)脆(cui)性(xing)轉變溫度高(gao)的主要原因是,鋼(gang)中間隙元素,尤其是碳、氮和(he)(he)氧等含量較高(gao),并與其化(hua)合物(wu)沉淀相關。這(zhe)些夾(jia)雜物(wu)和(he)(he)析出相往(wang)往(wang)處于應力集中處和(he)(he)裂紋起源處。



2. 475℃脆性


   通(tong)常鐵素體不銹鋼加熱至高(gao)溫,基(ji)本上不出現奧(ao)氏體相變,因此很難經淬火轉變成馬氏體而產生明(ming)顯(xian)強化。但經處理后,能夠(gou)明(ming)顯(xian)提高(gao)強度和硬(ying)度,而塑性和沖擊韌度卻明(ming)顯(xian)降低。


   鉻(ge)含(han)量(liang)超過12%的鐵(tie)素體不銹鋼,加熱至340~540℃時,經一定時間(jian)后,鋼的硬(ying)度增加,沖擊韌度顯著降低(di),尤(you)其是在475℃時最(zui)為嚴重(zhong),因此(ci)稱(cheng)為475℃脆性(xing)。產(chan)生(sheng)475℃脆性(xing)的基本原因是由于(yu)一種(zhong)富鉻(ge)(uw(Cr)=61%~83%))的α'相的沉淀析出所(suo)致(zhi)。Al、Si、Mo、Nb、Ti、Mn、V等(deng)元素促(cu)進475℃脆性(xing)。α'相的析出不僅(jin)帶來脆性(xing),而且顯著降低(di)鐵(tie)素體不銹鋼的耐蝕性(xing)。



3. σ相脆化


   根據Fe-Cr相圖,當鉻(ge)含量在15%~70%(質量分數(shu))范圍內,在500~800℃時(shi)(shi)存(cun)在σ相。它(ta)是一種金屬間(jian)化合物(wu),當w(Cr)=42%~50%~50%時(shi)(shi),無(wu)磁性(xing),具有(you)四方晶格結構,屬高硬度(du)脆(cui)性(xing)相。σ相首先(xian)產生(sheng)于晶粒邊(bian)界,呈鏈網或島狀,使鋼的(de)(de)硬度(du)提(ti)高,卻顯(xian)(xian)著(zhu)降(jiang)低鋼的(de)(de)塑性(xing)、缺口韌性(xing)及耐蝕性(xing)。Mo、Si、Ni、Mn等(deng)促進(jin)σ相的(de)(de)生(sheng)成,C、N抑制其生(sheng)成。提(ti)高鉻(ge)含量將顯(xian)(xian)著(zhu)加(jia)速σ相的(de)(de)形(xing)(xing)成。當)=25%~30%的(de)(de)鋼在熱處(chu)理時(shi)(shi),冷卻速度(du)慢就會有(you)σ相析出。焊接時(shi)(shi)長時(shi)(shi)間(jian)w(Cr)=25%-保溫能形(xing)(xing)成σ相,冷加(jia)工也會增(zeng)大σ相的(de)(de)析出速度(du)。


   σ相可以(yi)通過(guo)加熱至(zhi)800℃以(yi)上溫(wen)度,保溫(wen)一定時間使其溶解后快(kuai)速(su)冷至(zhi)室溫(wen),而得以(yi)消(xiao)除。



4. 高(gao)溫脆性


   普通(tong)高鉻鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(間隙元(yuan)素如碳、氮的含量在(zai)中等以上(shang)時)加(jia)熱(re)至950~1000℃以上(shang),急冷至室溫,其塑性和缺口韌性顯(xian)著降低,稱為高溫脆性。鉻含量越高,脆性越大(da)。當w(C)=0.2%、w(Cr)=25%的鋼,經過1000℃的加(jia)熱(re)并保(bao)溫10h,冷卻后在(zai)常溫下的彎曲角度為零。


   這種脆性消(xiao)除(chu)的(de)辦法是(shi),重新加熱(re)750~850℃,即(ji)可以恢復其塑性。


   高溫脆性(xing)十分有害。在焊接、在進行(xing)950℃以上熱處(chu)理或(huo)鑄造工藝過程(cheng)中,均會出現(xian)高溫脆性(xing),同時(shi)耐(nai)蝕性(xing)也顯著降低。


   產生高溫(wen)(wen)脆性的(de)基本原因是與碳、氮(dan)(dan)(dan)等間隙元素(su)的(de)化合物(wu)在晶界和晶內位(wei)錯上的(de)析出有關。降低鋼中的(de)碳、氮(dan)(dan)(dan)含(han)量,減少甚至避(bi)免碳、滲氮(dan)(dan)(dan)合物(wu)的(de)沉淀析出,可(ke)以大大改善高溫(wen)(wen)脆性。



5. 晶間腐蝕敏感(gan)性


   普通(tong)高鉻(ge)(ge)鐵素體不銹鋼在(zai)加熱過程中存在(zai)著(zhu)475℃脆性、σ相(xiang)脆性和高溫(wen)脆性三個脆化(hua)溫(wen)度。由于富鉻(ge)(ge)的(de)α'相(xiang)、σ相(xiang)或碳(tan)滲氮(dan)合物的(de)析出等原因,不僅引起脆化(hua),而且帶來(lai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感(gan)性,使(shi)其耐蝕(shi)性顯著(zhu)降低,尤其是當溫(wen)度超(chao)過900~950℃而后快速(su)冷卻(que)時,具有(you)十分(fen)敏(min)感(gan)的(de)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向。即使(shi)鋼中碳(tan)、氮(dan)含量較低,如(ru)在(zai)自(zi)來(lai)水(shui)這樣弱的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)條件下,經高溫(wen)空冷或在(zai)焊縫(feng)區也會發生(sheng)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)。


   退火溫度(du)過高,空冷時產(chan)生(sheng)敏化,隨后酸洗時,就(jiu)會出(chu)現晶間腐蝕。


   消除晶間腐(fu)蝕敏感性的(de)辦(ban)法是,把敏化了的(de)鐵素體不銹鋼(gang)用短時間重新(xin)加熱至700~850℃,并快(kuai)速冷卻即可消除。


   焊接或高溫(wen)淬火,因經過其脆(cui)化溫(wen)度區的時(shi)間(jian)短(duan)暫,故一般來(lai)不及出現脆(cui)化。


   鐵素(su)體不銹鋼的用途之(zhi)所以(yi)有限(xian),與上(shang)述(shu)因素(su)有關。


   鐵素體不銹鋼(gang)主要用于(yu)化學工業,也可以作(zuo)為耐高溫材料(liao)。





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