不銹鋼有許多分類方法,如按化學成分分類,按功能特點分類,按金相組織和熱處理特征分類等。從熱處理生產工藝考慮,按金相組織和熱處理特征分類更具有實際意義。這也是常見的分類方法。在我國的相關標準中,如GB 1220《不銹鋼棒》、GB 2100《不銹耐酸鋼技術條件》,均是按這種方法分類的。其中,沉淀硬化不銹鋼的分類還考慮了熱處理特征。所謂按金相組織分類,就是指把鋼加熱到某一高溫溫度后快速冷卻到室溫所能獲得的金相組織種類。
不銹鋼按金相組織和熱處理特征分類,基本上可分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、沉淀硬化型、鐵素體-奧氏體型(即本書中的雙相不銹鋼)等五種類型。這里需要說明的是:有些不銹鋼,如1Cr13,加熱快冷后的金相組織是在馬氏體基體上含有少量鐵素體;9Cr18加熱并快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量碳化物;0Cr13Ni4Mo加熱快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量奧氏體;ZG1Cr18Ni9 加熱快冷后的金相組織是在奧氏體基體上含有少量鐵素體等,本書對它們都是以所獲得的基體組織為準分別歸屬馬氏體不銹鋼或奧氏(shi)體(ti)不銹鋼,而不在雙相不銹鋼范圍之內,本書中的雙相不銹鋼特指高溫加熱后快速冷卻到室溫,同時獲得鐵素體和奧氏體兩相組織的不銹鋼,且其中一相含量不低于25%。
這五類不銹(xiu)鋼在成分,金(jin)相(xiang)組織(zhi),耐腐蝕性,可達到(dao)的力學性能(neng)及(ji)熱處理方式等方面各(ge)有不同。
1. 鐵素體(ti)不銹鋼
鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼中(zhong)的主要合金(jin)元(yuan)素(su)是鉻,當鋼(gang)(gang)中(zhong)含有大于(yu)12%的鉻,再含有其(qi)他穩定鐵素(su)體(ti)(ti)的元(yuan)素(su)時,則(ze)鋼(gang)(gang)中(zhong)的組織結構基本上是鐵素(su)體(ti)(ti),在室溫下的組織也是鐵素(su)體(ti)(ti)。
鐵素(su)體不銹鋼的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)決(jue)定了(le)其具有不太(tai)高的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度,而(er)且(qie)不能通(tong)過熱處理方法強(qiang)(qiang)化(hua),該(gai)鋼種有一(yi)定的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing),但脆性(xing)(xing)(xing)較大。鐵素(su)體不銹鋼對硝酸(suan)等氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)介質有良好(hao)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)。且(qie)隨著鉻含量(liang)的(de)(de)(de)增加,其抗氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)介質腐蝕的(de)(de)(de)能力(li)(li)也增加。在還原性(xing)(xing)(xing)介質中的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)較差(cha)。在含氯化(hua)物(wu)介質中有良好(hao)的(de)(de)(de)抗應力(li)(li)腐蝕開(kai)裂能力(li)(li)。
2. 馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼
馬氏(shi)體不銹鋼主(zhu)要含12%~18%的鉻(ge)元素,并(bing)依據(ju)使(shi)(shi)用條件要求調整其含碳量(liang),一般在0.1%~0.4%,對(dui)于做工具(ju)使(shi)(shi)用時,含碳量(liang)可(ke)達(da)0.8%~1.0%.有(you)的還根據(ju)需要加入一定量(liang)的鎳(nie)、鉬等合金(jin)元素。
馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)加熱時可以(yi)發生相變,因此,可以(yi)通過熱處(chu)理(li)方(fang)法在(zai)很大范圍內(nei)調(diao)整(zheng)其(qi)力學(xue)性(xing)能,這使馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼可以(yi)用于(yu)制造有較高強度要(yao)求的零(ling)部件。
馬氏體不銹(xiu)鋼在(zai)無機(ji)(ji)酸(suan)、有機(ji)(ji)酸(suan)及(ji)有機(ji)(ji)酸(suan)鹽中(zhong)有較(jiao)好(hao)的耐腐蝕(shi)性。在(zai)硫(liu)酸(suan)、鹽酸(suan)、熱(re)硝酸(suan)中(zhong)的耐腐蝕(shi)能力差。
3. 奧氏體不銹鋼
奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)都含有(you)(you)(you)較(jiao)(jiao)高的鉻,一(yi)般大于18%,含有(you)(you)(you)8%左右的鎳,有(you)(you)(you)的以錳(Mn)取代部分鎳,為進一(yi)步提高耐(nai)腐蝕性(xing)(xing),有(you)(you)(you)的還加(jia)入(ru)鉬、銅、硅(gui)(Si)、鈦(tai)(Ti)、鈮(Nb)等合金元素。奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)與鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)似,加(jia)熱時(shi)不發生相(xiang)變,不能通過熱處(chu)理方法強化力學性(xing)(xing)能,其強度較(jiao)(jiao)低,塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高。
奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能比(bi)馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)好,鉻-鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)對氧化性(xing)介質耐(nai)腐(fu)蝕(shi),含(han)(han)鉬(mu)、銅(tong)、硅的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)在硫(liu)酸中有更好的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。含(han)(han)穩定化元素(su)鈦(tai)或鈮的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)有良好的(de)(de)(de)抗晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。提高奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中鉻、鉬(mu)、鎳、氮(dan)元素(su),可(ke)提高抗點腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
4. 沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼
沉(chen)(chen)淀(dian)硬化不銹鋼的特點是,在成分中除含有鉻、鎳元素(su)外,還含有可以在熱處理(li)時能形成沉(chen)(chen)淀(dian)析出相的銅、鋁(Al)、鈦、鈮、鉬等元素(su),并以此(ci)使鋼得到強化。
沉淀(dian)硬化(hua)(hua)不銹(xiu)鋼(gang)可以通過熱(re)處理方法調整力學(xue)性能(neng)。所以,沉淀(dian)硬化(hua)(hua)不銹(xiu)鋼(gang)既(ji)彌補了馬氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)耐腐蝕(shi)性較差(cha)的不足,又(you)彌補了奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)不能(neng)通過熱(re)處理方法強化(hua)(hua)的不足,使其既(ji)保證機(ji)械性能(neng)有(you)較大的調節空間(jian),又(you)具有(you)較好的耐腐蝕(shi)性能(neng),越來越得到重視。
5. 雙相不(bu)銹鋼(gang)(鐵素體(ti)-奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang))
雙相不銹鋼(gang)一般(ban)含有17%~30%的(de)鉻和3%~13%的(de)鎳,另外,還(huan)加(jia)入(ru)鉬(mu)、銅、鈮、氮等元素。另一個(ge)特點是將含碳量控制得(de)很低。依據成(cheng)分不同,有的(de)以鐵(tie)素體(ti)為主(zhu),有的(de)以奧(ao)氏(shi)體(ti)為主(zhu),構成(cheng)鐵(tie)素體(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)兩相共存(cun)的(de)組織狀態。
雙相不銹鋼采用正確的固溶處理后,因(yin)為含有(you)強化元素,使(shi)其(qi)具有(you)比奧氏體不銹鋼稍高的機(ji)械性能。
雙相不銹鋼中(zhong)因含有較高量的(de)鉻及(ji)其他多種對耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)有效的(de)合(he)金元素,所以,耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能好,特別是耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)及(ji)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂性(xing)(xing)能好。雙相不銹鋼雖(sui)然出現得(de)較晚,但已經受(shou)到重(zhong)視,應(ying)用于各個方面。