按合金化方式,奧氏體(ti)不(bu)銹鋼可分為鉻鎳奧氏體不銹鋼和鉻錳奧氏體不銹鋼,前者是奧氏體不銹鋼主體。鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的綜合力學性能、優良的冷熱加工工藝性能和焊接性能,特別是在多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性能。另外,這種不銹鋼(gang)還具有非鐵磁性和良好的低溫性能。因此,奧氏體不銹鋼獲得了最廣泛的應用。它的強度、硬度偏低,是它的不足之處。鉻錳氨(鉻錳鎳氨)奧氏體不銹鋼,除了鉻、錳外還有氮及適當的鎳,由于氮的固溶強化,這類不銹鋼可以達到相當高的強度。
隨著鉻(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang)(liang)的(de)變化和其他(ta)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)加入,以及(ji)受熱(re)處(chu)理或冷變形的(de)影響(xiang),在奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)基體(ti)上還會(hui)產(chan)生其他(ta)相,如鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)、馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)、碳化物、氮化物、金(jin)屬間相等(deng)。鉻(ge)當量(liang)(liang)和鎳(nie)當量(liang)(liang)決(jue)定不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)組織,當鉻(ge)當量(liang)(liang)偏高時,就會(hui)使(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)含(han)有一定量(liang)(liang)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)。這些少量(liang)(liang)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)可以明顯提高奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐(nai)晶(jing)間腐蝕和應(ying)力腐蝕破裂性能(neng)。
鐵素(su)體的(de)出現(xian)也(ye)對奧氏體不銹鋼性能(neng)帶來不利的(de)影響,如(ru)熱(re)加(jia)工產(chan)生裂紋的(de)傾(qing)向(xiang)性增大(da)、耐孔蝕(shi)性下降(jiang)、耐尿(niao)素(su)生產(chan)等(deng)腐蝕(shi)環境中(zhong)的(de)腐蝕(shi)性能(neng)下降(jiang)、容易(yi)形成脆性相等(deng)。
大部分常(chang)用鉻鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼,自高溫(wen)驟(zou)冷(leng)到(dao)室溫(wen)所獲得(de)的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)組織是(shi)亞穩定的(de),當繼(ji)續冷(leng)卻(que)到(dao)室溫(wen)以(yi)下的(de)更低溫(wen)度,或在經受冷(leng)變(bian)形時(shi),就有一定量的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)為(wei)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)的(de)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)有兩種(zhong)形態:一種(zhong)是(shi)具(ju)有體(ti)(ti)心立方結(jie)構的(de)a'馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti),呈鐵磁性;另(ling)一種(zhong)叫(jiao)ε相,具(ju)有密集立方結(jie)構,為(wei)非(fei)鐵磁性。對于(yu)常(chang)用的(de)鉻鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼,如果(guo)只是(shi)由于(yu)冷(leng)卻(que),即使冷(leng)到(dao)-196℃,也不會產生(sheng)(sheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。但快冷(leng)到(dao)室溫(wen)特別是(shi)到(dao)低溫(wen)后(hou)再施以(yi)變(bian)形、則可能要產生(sheng)(sheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。
碳在高溫奧氏體中的溶解度是比較大的,當奧氏體鋼迅速冷卻到常溫時,碳的溶解度大大減小,使得碳以過飽和的形式固溶下來,若加熱到一定的溫度,并保溫足夠的時間,就會有碳化物析出。奧氏體不銹鋼中最常見的碳化物是M23C6型,其次有MC和M6C型。在不含鈦、鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中,最主要的碳化物是M23C6,M23C6中的M主要是鉻。M23C6具有復雜的面心立方結構,析出溫度范圍為400~950℃,最先析出的部位是鐵素體-奧氏體相界,往后依次是晶界、非共格李晶界及非金屬夾雜物邊界和共格李晶界、最后是晶內。降低含碳量,加入一些如鈦、鈮等強碳化物形成元素,優先在晶內形成顆粒狀的TiC、NbC,起穩定C作用,都會減少和減緩M23C6析出。另外氮的加入也會減緩M23C6的析出。金屬間相常見的σ相,將在以后專門介紹。
鉻是奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)主要(yao)的(de)合(he)金元素(su),它是鋼(gang)中(zhong)的(de)鐵素(su)體(ti)形(xing)成元素(su)。鉻對奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)性能(neng)影響最(zui)大的(de)是耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)隨著鉻量增加,耐(nai)硝酸等氧化(hua)性酸腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和高(gao)溫抗氧化(hua)、硫化(hua)性能(neng)提(ti)高(gao);在鎳(nie)以及鉬和銅的(de)復合(he)作用下,鉻的(de)增加能(neng)提(ti)高(gao)鋼(gang)耐(nai)一些還(huan)原(yuan)性介質、有(you)機物、尿(niao)素(su)和堿(jian)介質的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng);鉻提(ti)高(gao)了鋼(gang)的(de)耐(nai)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)性能(neng),如耐(nai)晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、孔蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以及某些條件下的(de)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破裂性能(neng)。
鎳(nie)是奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼主要(yao)的奧(ao)氏體(ti)(ti)形(xing)成元素,通過(guo)增(zeng)加鎳(nie)可以獲得(de)完全(quan)奧(ao)氏體(ti)(ti)組(zu)織,使鋼具(ju)有良(liang)好的塑韌性(xing)(xing)(xing)和(he)低溫(wen)韌性(xing)(xing)(xing),并且具(ju)有優良(liang)的冷熱加工工藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)焊接性(xing)(xing)(xing)能(neng);鎳(nie)提高(gao)了奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼表面膜的穩定性(xing)(xing)(xing),增(zeng)加了抗高(gao)溫(wen)氧化性(xing)(xing)(xing)能(neng);隨鎳(nie)量提高(gao),耐(nai)(nai)氯(lv)化物應力(li)腐蝕破裂性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)耐(nai)(nai)還原性(xing)(xing)(xing)酸(suan)的性(xing)(xing)(xing)能(neng)增(zeng)加。
氮是(shi)非常強(qiang)烈(lie)的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)形成元(yuan)素。氮正日益成為(wei)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)重要合金元(yuan)素,氮的(de)作(zuo)用除(chu)代(dai)替部分昂貴的(de)鎳(nie)外(wai),主(zhu)要是(shi)作(zuo)為(wei)固(gu)溶強(qiang)化元(yuan)素提(ti)(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)強(qiang)度,而并不顯(xian)著降低鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)塑韌性(xing);氮提(ti)(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐晶間(jian)腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕性(xing)能。近年來,用氮合金化的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)研究開發取得了較大的(de)進展,目前應用的(de)含氮奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可分為(wei)控氮型(N=0.05%~0.10%)、中(zhong)氮型(N=0.10%~0.40%)和高氮型(N大于0.4%)三種(zhong)。
鉬(mu)是鋼(gang)中的(de)鐵素(su)體(ti)形成(cheng)元素(su),隨鉬(mu)量的(de)加(jia)人和提(ti)高,附還(huan)原性(xing)(xing)酸(suan)(suan)和耐(nai)(nai)孔蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能增加(jia),鉬(mu)還(huan)能提(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)高溫(wen)強度。鋼(gang)中含(han)(han)銅(tong)能顯著提(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)還(huan)原性(xing)(xing)介質的(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能,如耐(nai)(nai)硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能,特別是鉬(mu)、銅(tong)復合合金化(hua)時(shi)(shi),效果(guo)更獎出(chu)。硅能增加(jia)鋼(gang)的(de)抗高溫(wen)氧化(hua)性(xing)(xing)能;一定的(de)含(han)(han)硅量,對提(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)氯化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)濃(nong)硝酸(suan)(suan)和濃(nong)硫酸(suan)(suan)的(de)腐(fu)蝕(shi),如含(han)(han)硅量在(zai)4%時(shi)(shi),可耐(nai)(nai)發煙(yan)硝酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi);硅對硝酸(suan)(suan)級、尿素(su)級不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是非常(chang)有害的(de),必須嚴格控制。

