奧氏體不銹鋼是克服馬氏體不銹鋼耐蝕性不足以及鐵素體脆性大而發展起來的鋼種。以鉻和鎳為主要合金元素的奧氏體不銹鋼耐蝕性高,而且塑性好,易于加工成形,具有良好的可焊性、低溫韌性和無磁性等性能,是最重要的也是目前應用最廣泛的不銹耐酸鋼,約占不銹鋼總產量2/3。鋼號也最多,當今我國常用奧氏體不銹鋼的牌號就有40多個,并已有33個牌號納入國家標準。
這類鋼(gang)(gang)的(de)基本成分是18%~25%鉻(ge),8%~20鎳(nie),低碳(tan),也含有少量(liang)的(de)銅、鈮、鈦等。由于鋼(gang)(gang)中含有較多的(de)鉻(ge)、鎳(nie)元素(su),因而可使其在室(shi)溫下具有奧氏體(ti)組織。當鋼(gang)(gang)中碳(tan)含量(liang)極低時,在室(shi)溫呈單相奧氏體(ti)組織。
按照維持合金奧氏體(ti)基體(ti)所采取(qu)的(de)合金化(hua)方式,奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)可分為鉻(ge)鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)和鉻(ge)錳不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)兩大系(xi)列。前者(zhe)以鎳(nie)(nie)為主(zhu)要奧氏體(ti)化(hua)元(yuan)素,是奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)主(zhu)體(ti);后者(zhe)的(de)奧氏體(ti)化(hua)元(yuan)素除錳之外,還(huan)有氮,并(bing)常常含有適量的(de)鎳(nie)(nie),因此這(zhe)一系(xi)列多(duo)被稱(cheng)為鉻(ge)錳氮不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)或鉻(ge)鎳(nie)(nie)氮不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。
與鐵素體、馬氏體不銹鋼及鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼相比,鉻鎳奧氏體不銹鋼在多種腐蝕介質中具有優秀的耐蝕性,并且綜合力學性能良好,同時工藝性能和可焊性能優良,因而在多種化學加工及輕工等領域獲得最廣泛的應用。奧氏體不銹鋼的非鐵磁性和良好的低溫韌性也進一步擴大了其應用范圍,但是鉻鎳奧氏體不銹鋼強度、硬度偏低,不宜用于承受較重負荷及對硬度和耐磨性有要求的設備或部件。而鉻錳氮(鉻錳鎳氮)奧氏體不銹鋼由于氮的固溶強化可以達到相當高的強度,適宜用于承受較重負荷而耐蝕性要求不太高的設備構件。
若奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)中含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)高,緩(huan)冷后(hou),組(zu)織中會出現少(shao)量(liang)(liang)(liang)的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鉻(ge)。隨著含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)增加(jia),碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)增加(jia),從而減少(shao)了奧(ao)氏體中的(de)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang),使鋼(gang)(gang)成為(wei)兩相,嚴重地削弱了鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)。因此工(gong)業(ye)上(shang)用的(de)鎳(nie)鉻(ge)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)的(de)含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)均較(jiao)低。其含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)一般控制在0.1%左右,有的(de)甚至控制在0.03%以下。
1. 奧氏體(ti)不銹鋼的主要缺點如下:
1. 不(bu)能(neng)熱處理強(qiang)化
這(zhe)類鋼經固溶處理(li)后(hou)強(qiang)度(du)很(hen)低,為了提高(gao)其強(qiang)度(du)可以進行(xing)冷(leng)變形(xing)(xing),劇(ju)烈的冷(leng)變形(xing)(xing)能使(shi)鋼的強(qiang)度(du)大(da)大(da)提高(gao)。這(zhe)是由于加(jia)工硬化和形(xing)(xing)變誘發馬氏體(ti)轉變所致,但塑(su)性和抗(kang)蝕性顯著降低。
2. 切削加(jia)工性很差
這類鋼(gang)加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)現(xian)象很(hen)(hen)嚴重,是切削強度顯著增加(jia)(jia)。另外熱導率很(hen)(hen)低,使(shi)刀(dao)具(ju)溫度迅速升高。而(er)且韌性很(hen)(hen)大,使(shi)切削不易剝離,從而(er)縮短了刀(dao)具(ju)壽命,增加(jia)(jia)了加(jia)(jia)工(gong)工(gong)時,降低了零件表面的光潔度。
3. 奧氏體(ti)不銹鋼存在晶間(jian)腐蝕問題
當溫度(du)升高到(dao)450℃~800℃時(shi),會從飽(bao)和的奧氏體中嚴晶界產生貧鉻區。當析出時(shi)間不太長時(shi),由于鉻的擴散速度(du)較慢,貧鉻區得不到(dao)恢復,使晶界附(fu)件的鉻含(han)量低于11.7%,因而(er)耐蝕性能顯著下降。