目前各國不銹鋼牌號已超過百種(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(bu)銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵素體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼馬氏體型不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐(nai)熱(re)鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不(bu)銹鋼(gang)的(de)分(fen)類(lei)方法(fa)通常以金相(xiang)(xiang)組織進行分(fen)類(lei)。按金相(xiang)(xiang)組織分(fen)類(lei)為(wei):奧氏(shi)(shi)體(ti)(A)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)、鐵素體(ti)(F)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)、馬氏(shi)(shi)體(ti)(M)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)、奧氏(shi)(shi)體(ti)-鐵素體(ti)(A-F)型(xing)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)和(he)沉淀(dian)硬化(PH)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)。這幾類(lei)不(bu)銹鋼(gang)之間的(de)成分(fen)如圖1-1所示(shi)。


一、奧氏體型不銹鋼


  奧(ao)氏體(ti)型不銹鋼在室溫下內部(bu)顯微組(zu)織(zhi)為純奧(ao)氏體(ti)組(zu)織(zhi)或奧(ao)氏體(ti)十少(shao)量鐵素(su)體(ti)組(zu)織(zhi)。形成少(shao)量鐵素(su)體(ti)的目(mu)的主要是防止熱裂紋的產生,也有利于防止焊縫的晶間腐蝕。


  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、鐵素體型不(bu)銹鋼


  室溫下(xia)它的(de)(de)內部顯微組織為(wei)鐵素體。合金元素以(yi)鉻(ge)(ge)(ge)為(wei)主(鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)質量(liang)分(fen)數為(wei)11.5%~32.0%),不(bu)(bu)含鎳(nie),某些鋼(gang)中添加有Mo、Ti、Al、Si等(deng)成分(fen)。一般以(yi)退火(huo)狀(zhuang)態(tai)供貨。隨(sui)著鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)的(de)(de)提高,其(qi)耐酸(suan)性(xing)能(neng)也提高,加入(ru)鉬(Mo)后,則(ze)可(ke)提高耐酸(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)和抗應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)能(neng)力(li)。這類(lei)不(bu)(bu)銹鋼(gang)列(lie)入(ru)國家(jia)標準的(de)(de)牌號有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等(deng)。該類(lei)鋼(gang)用于制(zhi)造硝酸(suan)化工設備的(de)(de)吸收塔、熱(re)交換器、儲槽和運輸硝酸(suan)用的(de)(de)槽罐(guan)以(yi)及制(zhi)造不(bu)(bu)承受沖擊載荷的(de)(de)其(qi)他零(ling)部件和設備。


  按照碳(tan)和氮(C+N)的總(zong)含量,高(gao)鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼分為普通純度和超(chao)高(gao)純度兩個系列。


  普通純度(du)高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼,其(qi)碳的質量分(fen)數為(wei)0.1%左右并含少量氮(dan),如(ru)10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它與常用的奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼相比,缺(que)點是材質較(jiao)脆,焊接工藝性較(jiao)差。這(zhe)是因為(wei):鐵素體晶粒(li)長(chang)大后(hou),只有(you)通過壓力加工才能細化;在高溫下(xia)(例(li)如(ru)600~820℃)停留時間長(chang)時,wcr≥17%的鋼會(hui)生(sheng)成脆性的。相(CrmFen);在400~526℃溫度(du)區間停留較(jiao)長(chang)時間會(hui)出現室(shi)溫下(xia)的脆性,即475℃脆性。因這(zhe)類鋼脆性較(jiao)大,所(suo)以限制了它的應(ying)用。


  超低碳和超低氮含量(liang)(C+N總(zong)的質量(liang)分(fen)數≤0.025%~0.035%)的超高(gao)純度(du)高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),如(ru) 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們無論在韌(ren)性(xing)、耐蝕性(xing)還是焊(han)接(jie)性(xing)等方面均優(you)于普(pu)通(tong)純度(du)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。



三、馬氏體型(xing)不銹鋼


  室溫(wen)下它(ta)的(de)顯微組織為(wei)馬氏(shi)體。這類鋼(gang)中鉻的(de)質(zhi)量(liang)分數為(wei)11.5%~18.0%,碳(tan)的(de)質(zhi)量(liang)分數最高(gao)可達0.6%。碳(tan)含量(liang)增高(gao),提高(gao)了鋼(gang)的(de)強度和硬度。在這類鋼(gang)中加入(ru)少量(liang)鎳(nie)可促(cu)使生成馬氏(shi)體,同(tong)時又能(neng)提高(gao)其耐蝕性。


  這類(lei)鋼具有一定的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)和較好的(de)熱(re)穩定性(xing)以(yi)(yi)及熱(re)強(qiang)性(xing),可(ke)以(yi)(yi)作為溫度(du)在700℃以(yi)(yi)下長期工作的(de)耐(nai)熱(re)鋼使用(yong)。它被廣泛用(yong)于制造(zao)韌(ren)性(xing)要(yao)求較高(gao)的(de)零件(jian),如汽輪(lun)機(ji)(ji)的(de)葉片(pian)、內燃(ran)機(ji)(ji)排氣閥和醫療器械。這類(lei)鋼的(de)焊接性(xing)較差。常用(yong)的(de)馬氏體型不銹(xiu)鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏(shi)體-鐵素體型不銹鋼


  室溫下其顯微(wei)組織為奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)加鐵(tie)素體(ti)(ti)。通(tong)常鐵(tie)素體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積分數約(yue)占50%。這類鋼(gang)是在18-8型(xing)(xing)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的基礎上,添加更多的Cr、Mo、Si等擴大鐵(tie)素體(ti)(ti)元素或降低(di)含(han)碳量而得(de)到的鋼(gang)種。與含(han)相同碳量的奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)相比,具(ju)有較小的晶間腐蝕傾向和較高的力學(xue)性能(neng),且(qie)韌性比鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)(xing)不銹鋼(gang)好。


  該類(lei)鋼具有抗點(dian)腐(fu)蝕、抗應力腐(fu)蝕性(xing)能。雙相不銹鋼通常(chang)以(yi)固溶狀態供貨。常(chang)用(yong)的牌號有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(wu)、沉淀硬(ying)化型不銹鋼


  這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)需(xu)經(jing)過系列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處理使(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)淀(dian)析出,從(cong)而提高(gao)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度。這類鋼(gang)(gang)包括馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)、半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)三類。其中(zhong)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)在固(gu)溶(rong)處理后(hou),空(kong)冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen)即可得到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十少量(liang)鐵素體(ti)(ti)(ti)或馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十少量(liang)殘余奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織,然后(hou)經(jing)時(shi)(shi)效(xiao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。而半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)經(jing)固(gu)溶(rong)處理并冷(leng)卻(que)至(zhi)室(shi)溫(wen)后(hou),得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是不(bu)穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。為(wei)了得到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織,還需(xu)經(jing)過M,點(dian)升高(gao)到(dao)室(shi)溫(wen)以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處理,然后(hou)再(zai)使(shi)之時(shi)(shi)效(xiao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)則在室(shi)溫(wen)下呈穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織,只(zhi)需(xu)經(jing)時(shi)(shi)效(xiao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)即可達到(dao)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。該(gai)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織特點(dian)是在固(gu)溶(rong)或退火狀態(tai)時(shi)(shi)具有奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和體(ti)(ti)(ti)積分(fen)數為(wei)5%~20%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)有很(hen)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)形性(xing)(xing)能(neng)和良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)。





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