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(ao)氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼(gang))、鐵素體型(xing)不銹(xiu)鋼馬氏體型不銹(xiu)鋼沉淀硬化型不(bu)銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)分類(lei)(lei)方法(fa)通常以金(jin)相(xiang)組織進(jin)行(xing)分類(lei)(lei)。按(an)金(jin)相(xiang)組織分類(lei)(lei)為:奧(ao)氏(shi)體(A)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素體(F)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、馬(ma)氏(shi)體(M)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素體(A-F)型(xing)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)沉淀硬化(PH)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這(zhe)幾類(lei)(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)之間的(de)成分如圖1-1所示。


一(yi)、奧(ao)氏體型不(bu)銹鋼


  奧氏(shi)體型不銹鋼在室溫下(xia)內部顯微(wei)組(zu)織為純奧氏(shi)體組(zu)織或奧氏(shi)體十少量鐵素體組(zu)織。形成少量鐵素體的目的主要是防止熱裂紋的產生,也有利于防止焊縫的晶(jing)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(su)體型不銹鋼


  室(shi)溫下它(ta)的內部(bu)顯微(wei)組織為(wei)(wei)鐵素體。合金(jin)元(yuan)素以(yi)鉻(ge)為(wei)(wei)主(鉻(ge)的質(zhi)量分(fen)數為(wei)(wei)11.5%~32.0%),不含鎳,某(mou)些鋼(gang)中添加有(you)Mo、Ti、Al、Si等成分(fen)。一(yi)般(ban)以(yi)退(tui)火狀態供貨。隨著鉻(ge)含量的提(ti)(ti)高,其耐酸性(xing)能也(ye)提(ti)(ti)高,加入鉬(mu)(Mo)后,則可提(ti)(ti)高耐酸腐蝕性(xing)和抗應(ying)力腐蝕的能力。這(zhe)類(lei)不銹鋼(gang)列(lie)入國(guo)家標(biao)準的牌(pai)號有(you)022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該(gai)類(lei)鋼(gang)用于制造(zao)硝酸化(hua)工設備的吸收塔(ta)、熱交換器、儲槽(cao)和運輸硝酸用的槽(cao)罐(guan)以(yi)及制造(zao)不承受沖擊載荷的其他零部(bu)件和設備。


  按照(zhao)碳和氮(C+N)的(de)總含(han)量,高鉻鐵素體不(bu)銹鋼分為普(pu)通純度和超高純度兩個系列(lie)。


  普(pu)通(tong)純度高鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼,其碳的(de)(de)質(zhi)量(liang)分數為0.1%左右并含(han)少量(liang)氮,如(ru)(ru)10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它與常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼相比,缺點(dian)是材質(zhi)較脆,焊接工藝性(xing)(xing)較差。這是因為:鐵(tie)素體(ti)晶粒(li)長(chang)大后,只有通(tong)過壓力加工才(cai)能細化;在高溫下(例如(ru)(ru)600~820℃)停(ting)(ting)留(liu)時(shi)(shi)間長(chang)時(shi)(shi),wcr≥17%的(de)(de)鋼會生成脆性(xing)(xing)的(de)(de)。相(CrmFen);在400~526℃溫度區間停(ting)(ting)留(liu)較長(chang)時(shi)(shi)間會出現室溫下的(de)(de)脆性(xing)(xing),即475℃脆性(xing)(xing)。因這類鋼脆性(xing)(xing)較大,所以限制了它的(de)(de)應用(yong)(yong)。


  超低(di)碳和(he)超低(di)氮含(han)量(liang)(C+N總的質量(liang)分數≤0.025%~0.035%)的超高純度高鉻鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們無論(lun)在韌性(xing)、耐蝕性(xing)還是(shi)焊接(jie)性(xing)等方面(mian)均優于普(pu)通純度鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。



三、馬氏體型(xing)不銹鋼


  室(shi)溫下它的顯微組織為(wei)馬氏體。這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)中鉻的質量分數(shu)為(wei)11.5%~18.0%,碳的質量分數(shu)最(zui)高(gao)(gao)可(ke)達0.6%。碳含量增高(gao)(gao),提高(gao)(gao)了鋼(gang)的強度和硬度。在這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)中加(jia)入少量鎳可(ke)促使生成馬氏體,同時又能提高(gao)(gao)其耐蝕性。


  這(zhe)類(lei)鋼具有一定的(de)耐(nai)腐蝕性和較好的(de)熱穩定性以及熱強性,可以作為(wei)溫度在700℃以下(xia)長期工作的(de)耐(nai)熱鋼使用(yong)(yong)。它(ta)被廣泛用(yong)(yong)于(yu)制造韌性要求較高的(de)零(ling)件,如汽輪機的(de)葉片、內燃(ran)機排氣閥和醫療器械。這(zhe)類(lei)鋼的(de)焊(han)接性較差。常(chang)用(yong)(yong)的(de)馬氏體型(xing)不銹鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼


  室溫下其顯微組織為奧氏(shi)體加(jia)鐵素(su)體。通常鐵素(su)體的(de)(de)(de)體積分數(shu)約占50%。這類鋼是在18-8型(xing)奧氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)(de)基礎上,添加(jia)更(geng)多的(de)(de)(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵素(su)體元素(su)或降低含(han)碳(tan)量而(er)得到的(de)(de)(de)鋼種。與含(han)相同碳(tan)量的(de)(de)(de)奧氏(shi)體不銹鋼相比(bi)(bi),具有較小的(de)(de)(de)晶間腐(fu)蝕(shi)傾向和較高的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng),且韌(ren)性(xing)(xing)比(bi)(bi)鐵素(su)體型(xing)不銹鋼好。


  該類鋼具有抗點腐蝕(shi)、抗應(ying)力腐蝕(shi)性能。雙(shuang)相(xiang)不銹鋼通常(chang)以固溶(rong)狀(zhuang)態供貨。常(chang)用的牌號有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(dian)硬化型不銹鋼(gang)


  這種鋼(gang)需經(jing)(jing)(jing)過(guo)系列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)熱處理使鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)淀(dian)析出,從而提高材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度。這類鋼(gang)包括馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)、半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)和奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)三類。其中馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)在(zai)固溶處理后(hou),空冷(leng)至(zhi)室(shi)溫即可(ke)得(de)到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)十(shi)(shi)少(shao)量鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)或馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)十(shi)(shi)少(shao)量殘(can)余奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織,然(ran)后(hou)經(jing)(jing)(jing)時(shi)效強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。而半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)經(jing)(jing)(jing)固溶處理并(bing)冷(leng)卻(que)至(zhi)室(shi)溫后(hou),得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)織。為了得(de)到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)織,還需經(jing)(jing)(jing)過(guo)M,點升高到(dao)室(shi)溫以上的(de)(de)(de)(de)(de)熱處理,然(ran)后(hou)再(zai)使之時(shi)效強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)則(ze)在(zai)室(shi)溫下呈穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)織,只需經(jing)(jing)(jing)時(shi)效強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)即可(ke)達到(dao)目的(de)(de)(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。該鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織特點是(shi)在(zai)固溶或退火狀態時(shi)具有(you)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和體(ti)(ti)積分數為5%~20%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)組(zu)織。這種鋼(gang)有(you)很(hen)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)成形性(xing)能和良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)焊接性(xing)。





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