按合金化方式,奧氏體不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、鎳(nie)含量(liang)的(de)變(bian)化和其他合金元素(su)(su)的(de)加入,以(yi)及受熱(re)處理或冷變(bian)形的(de)影響,在奧(ao)(ao)氏體不銹鋼的(de)奧(ao)(ao)氏體基(ji)體上還(huan)會(hui)(hui)產生(sheng)其他相,如鐵(tie)素(su)(su)體、馬氏體、碳(tan)化物、氮化物、金屬間相等。鉻當(dang)量(liang)和鎳(nie)當(dang)量(liang)決(jue)定(ding)不銹鋼的(de)組織(zhi),當(dang)鉻當(dang)量(liang)偏高時,就會(hui)(hui)使奧(ao)(ao)氏體不銹鋼中含有一定(ding)量(liang)的(de)鐵(tie)素(su)(su)體。這(zhe)些少(shao)量(liang)的(de)鐵(tie)素(su)(su)體可以(yi)明(ming)顯(xian)提高奧(ao)(ao)氏體不銹鋼耐晶間腐(fu)蝕和應力腐(fu)蝕破裂性能。
鐵(tie)素體的(de)出現(xian)也對奧氏體不銹鋼性(xing)能帶(dai)來不利(li)的(de)影響,如熱加(jia)工(gong)產生(sheng)裂(lie)紋的(de)傾向性(xing)增(zeng)大、耐(nai)孔蝕性(xing)下降(jiang)、耐(nai)尿(niao)素生(sheng)產等(deng)腐蝕環境(jing)中的(de)腐蝕性(xing)能下降(jiang)、容(rong)易(yi)形成脆性(xing)相等(deng)。
大部分常用鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),自(zi)高溫(wen)驟冷到(dao)室(shi)(shi)溫(wen)所獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)基體(ti)組(zu)織是亞穩(wen)定的(de)(de)(de)(de),當繼續冷卻到(dao)室(shi)(shi)溫(wen)以下的(de)(de)(de)(de)更低溫(wen)度,或在(zai)經受(shou)冷變形時,就有(you)一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)轉變為(wei)馬(ma)氏(shi)體(ti)。奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)有(you)兩種形態:一(yi)種是具有(you)體(ti)心立方(fang)(fang)結構的(de)(de)(de)(de)a'馬(ma)氏(shi)體(ti),呈鐵(tie)磁性;另一(yi)種叫ε相,具有(you)密集立方(fang)(fang)結構,為(wei)非(fei)鐵(tie)磁性。對于常用的(de)(de)(de)(de)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),如果只是由(you)于冷卻,即(ji)使冷到(dao)-196℃,也不(bu)會產生(sheng)(sheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)。但(dan)快冷到(dao)室(shi)(shi)溫(wen)特(te)別是到(dao)低溫(wen)后再施以變形、則可能(neng)要產生(sheng)(sheng)馬(ma)氏(shi)體(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(ge)是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)主要的(de)(de)(de)合(he)金元素(su),它是鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成元素(su)。鉻(ge)對奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)性(xing)能(neng)(neng)(neng)影響最大(da)的(de)(de)(de)是耐蝕性(xing)能(neng)(neng)(neng)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)隨著鉻(ge)量增加,耐硝酸(suan)等氧(yang)化性(xing)酸(suan)腐(fu)蝕和(he)高(gao)(gao)溫(wen)抗氧(yang)化、硫化性(xing)能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao);在(zai)鎳以(yi)及鉬和(he)銅(tong)的(de)(de)(de)復合(he)作用(yong)下(xia),鉻(ge)的(de)(de)(de)增加能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)(gang)耐一些(xie)還原性(xing)介質(zhi)、有機物、尿素(su)和(he)堿介質(zhi)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)(neng);鉻(ge)提高(gao)(gao)了鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐局部腐(fu)蝕的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng),如(ru)耐晶(jing)間腐(fu)蝕、孔蝕、縫隙腐(fu)蝕以(yi)及某些(xie)條件下(xia)的(de)(de)(de)應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。
鎳是奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)主要的(de)奧(ao)氏體(ti)形成元素(su),通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)(jia)鎳可以獲得(de)完全奧(ao)氏體(ti)組織,使鋼(gang)具(ju)有(you)良好的(de)塑韌(ren)性(xing)和低溫韌(ren)性(xing),并且具(ju)有(you)優良的(de)冷(leng)熱加(jia)(jia)工工藝性(xing)能(neng)(neng)和焊(han)接性(xing)能(neng)(neng);鎳提(ti)高(gao)了奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)表面膜的(de)穩定性(xing),增(zeng)加(jia)(jia)了抗(kang)高(gao)溫氧化性(xing)能(neng)(neng);隨鎳量提(ti)高(gao),耐(nai)氯(lv)化物應力(li)腐蝕破裂性(xing)能(neng)(neng)和耐(nai)還(huan)原性(xing)酸的(de)性(xing)能(neng)(neng)增(zeng)加(jia)(jia)。
氮是非(fei)常強(qiang)烈的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元(yuan)素。氮正日益(yi)成為奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中的(de)重(zhong)要合金元(yuan)素,氮的(de)作用除代替部分昂貴(gui)的(de)鎳外,主要是作為固溶強(qiang)化元(yuan)素提高(gao)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)強(qiang)度,而(er)并不(bu)(bu)顯著降低鋼的(de)塑韌(ren)性(xing);氮提高(gao)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)耐晶間腐蝕(shi)、孔蝕(shi)、縫隙(xi)腐蝕(shi)性(xing)能。近年來,用氮合金化的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)研究開發取得了較大的(de)進展,目前應用的(de)含氮奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼可分為控(kong)氮型(N=0.05%~0.10%)、中氮型(N=0.10%~0.40%)和高(gao)氮型(N大于0.4%)三(san)種。
鉬(mu)是鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鐵素(su)體形成元素(su),隨鉬(mu)量的(de)(de)(de)加人和提高,附(fu)還(huan)原性(xing)(xing)(xing)酸(suan)和耐(nai)孔蝕(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能增加,鉬(mu)還(huan)能提高奧氏體不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)高溫強(qiang)度。鋼(gang)中(zhong)(zhong)含銅(tong)(tong)能顯(xian)著提高奧氏體不銹鋼(gang)耐(nai)還(huan)原性(xing)(xing)(xing)介質(zhi)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能,如耐(nai)硫(liu)酸(suan)、磷(lin)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能,特別是鉬(mu)、銅(tong)(tong)復合合金化(hua)時(shi),效果更獎出(chu)。硅(gui)能增加鋼(gang)的(de)(de)(de)抗(kang)高溫氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)能;一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)含硅(gui)量,對提高奧氏體不銹鋼(gang)耐(nai)氯化(hua)物應力腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)濃硝酸(suan)和濃硫(liu)酸(suan)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi),如含硅(gui)量在4%時(shi),可(ke)耐(nai)發煙硝酸(suan)腐(fu)蝕(shi);硅(gui)對硝酸(suan)級(ji)、尿素(su)級(ji)不銹鋼(gang)是非常有害的(de)(de)(de),必須嚴格控制。

