目前各國不銹(xiu)鋼牌(pai)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,即奧氏體型不銹鋼(gang)、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不(bu)銹鋼(gang))、鐵素體型不銹(xiu)鋼馬(ma)氏(shi)體(ti)型不銹鋼沉淀(dian)硬化型(xing)不銹鋼(gang)。我國國家標準規定的不銹鋼和耐(nai)熱鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的分(fen)類(lei)方法(fa)通(tong)常以金相組織進行分(fen)類(lei)。按(an)金相組織分(fen)類(lei)為(wei):奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(A)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、鐵素體(ti)(ti)(F)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(M)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(A-F)型雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和沉淀硬(ying)化(PH)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。這幾類(lei)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)之間的成分(fen)如圖1-1所示(shi)。


一、奧(ao)氏體型(xing)不銹鋼(gang)


  奧氏(shi)體型不銹鋼在室溫下內部顯微組織為純奧氏(shi)體組織或奧氏(shi)體十少量鐵(tie)素(su)體組織。形成(cheng)少量鐵(tie)素(su)體的(de)目的(de)主要是防止熱裂紋(wen)的(de)產生,也有利(li)于(yu)防止焊縫的(de)晶間腐(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(su)體型不銹鋼


  室溫下它的內部顯微組織為鐵素(su)(su)體。合金元素(su)(su)以(yi)鉻為主(鉻的質量分數為11.5%~32.0%),不(bu)含鎳,某些鋼(gang)(gang)中添加(jia)有Mo、Ti、Al、Si等成(cheng)分。一般以(yi)退火狀態供貨。隨著鉻含量的提高(gao),其耐酸(suan)性能也(ye)提高(gao),加(jia)入鉬(Mo)后,則可提高(gao)耐酸(suan)腐(fu)蝕性和抗應力(li)腐(fu)蝕的能力(li)。這類(lei)(lei)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)列入國(guo)家標準的牌號(hao)有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)用于(yu)制(zhi)造硝酸(suan)化工設備的吸收塔(ta)、熱交換器、儲槽和運(yun)輸硝酸(suan)用的槽罐(guan)以(yi)及制(zhi)造不(bu)承受(shou)沖擊載荷(he)的其他(ta)零部件和設備。


  按照碳和氮(C+N)的總含量(liang),高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼分(fen)為普通(tong)純度和超高(gao)純度兩(liang)個系列。


  普通純度(du)高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)(gang),其碳的(de)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)為0.1%左右(you)并含少量氮(dan),如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它(ta)與常用(yong)的(de)奧(ao)氏體(ti)型不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)比,缺點是材質(zhi)(zhi)較(jiao)脆,焊接工藝性(xing)(xing)較(jiao)差。這(zhe)是因(yin)為:鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒長(chang)大后,只有通過壓力加工才(cai)能細(xi)化;在(zai)高溫(wen)下(例如600~820℃)停(ting)留時(shi)間長(chang)時(shi),wcr≥17%的(de)鋼(gang)(gang)會(hui)生成脆性(xing)(xing)的(de)。相(xiang)(CrmFen);在(zai)400~526℃溫(wen)度(du)區間停(ting)留較(jiao)長(chang)時(shi)間會(hui)出現室溫(wen)下的(de)脆性(xing)(xing),即475℃脆性(xing)(xing)。因(yin)這(zhe)類鋼(gang)(gang)脆性(xing)(xing)較(jiao)大,所以限制了(le)它(ta)的(de)應用(yong)。


  超低碳和(he)(he)超低氮含量(liang)(C+N總(zong)的(de)質量(liang)分數(shu)≤0.025%~0.035%)的(de)超高純度高鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang),如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們無論在韌性、耐蝕性還是焊接性等方面均優于普(pu)通純度鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)。



三、馬氏體型不銹鋼


  室溫下它的(de)顯微(wei)組(zu)織為馬氏(shi)體。這類鋼(gang)中(zhong)鉻的(de)質量(liang)分數為11.5%~18.0%,碳(tan)的(de)質量(liang)分數最高(gao)可(ke)達0.6%。碳(tan)含量(liang)增高(gao),提高(gao)了鋼(gang)的(de)強度(du)和硬(ying)度(du)。在這類鋼(gang)中(zhong)加入少量(liang)鎳可(ke)促使生成馬氏(shi)體,同時又能(neng)提高(gao)其耐(nai)蝕性。


  這類(lei)鋼具有一定的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)和(he)較(jiao)(jiao)(jiao)好的(de)熱(re)穩定性(xing)以及熱(re)強性(xing),可以作為溫(wen)度在(zai)700℃以下長期(qi)工作的(de)耐熱(re)鋼使用。它被廣泛用于制造韌(ren)性(xing)要求較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)零(ling)件,如汽輪機的(de)葉片、內燃機排氣(qi)閥和(he)醫療器械。這類(lei)鋼的(de)焊接性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)差。常用的(de)馬氏體型不銹鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏體-鐵素體型不銹(xiu)鋼


  室溫下其(qi)顯(xian)微組織(zhi)為奧(ao)氏體(ti)(ti)加(jia)鐵素體(ti)(ti)。通常鐵素體(ti)(ti)的(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)數約占50%。這類鋼(gang)是在18-8型奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)基礎上(shang),添加(jia)更多的(de)(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵素體(ti)(ti)元素或(huo)降低含碳(tan)量而得到的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)。與(yu)含相同碳(tan)量的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相比(bi),具有較小的(de)(de)晶間腐蝕傾向和較高的(de)(de)力學性能,且韌性比(bi)鐵素體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)好。


  該類鋼具有(you)抗(kang)點腐蝕、抗(kang)應力腐蝕性能(neng)。雙相不銹鋼通常以固溶狀態(tai)供貨。常用的(de)牌號有(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)不銹鋼


  這種鋼需經(jing)(jing)過系列的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理使(shi)鋼中的(de)(de)(de)碳化(hua)物沉(chen)(chen)淀析出,從而提高(gao)材料的(de)(de)(de)強(qiang)度。這類(lei)(lei)鋼包括馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)、半(ban)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)三類(lei)(lei)。其中馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理后(hou),空冷至室溫(wen)(wen)即(ji)可得到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)十(shi)少量(liang)鐵素體(ti)(ti)或馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)十(shi)少量(liang)殘余奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi),然后(hou)經(jing)(jing)時效(xiao)強(qiang)化(hua)。而半(ban)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)經(jing)(jing)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理并冷卻至室溫(wen)(wen)后(hou),得到(dao)的(de)(de)(de)是不穩定的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。為(wei)了得到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi),還需經(jing)(jing)過M,點升高(gao)到(dao)室溫(wen)(wen)以上的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理,然后(hou)再使(shi)之(zhi)時效(xiao)強(qiang)化(hua)。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)型(xing)(xing)不銹鋼則(ze)在(zai)(zai)室溫(wen)(wen)下呈穩定的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi),只(zhi)需經(jing)(jing)時效(xiao)強(qiang)化(hua)即(ji)可達到(dao)目的(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于沉(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)半(ban)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不銹鋼。該(gai)鋼的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)特點是在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)或退(tui)火狀(zhuang)態時具有奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和(he)(he)體(ti)(ti)積(ji)分數(shu)為(wei)5%~20%的(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。這種鋼有很(hen)好的(de)(de)(de)成(cheng)形性能和(he)(he)良好的(de)(de)(de)焊(han)接性。





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