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(sui)著鉻(ge)、鎳含量(liang)(liang)的(de)(de)變(bian)化和其(qi)他(ta)合金元素的(de)(de)加入(ru),以及受熱處理或冷(leng)變(bian)形的(de)(de)影(ying)響,在奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)基體(ti)上還會產生其(qi)他(ta)相,如鐵(tie)素體(ti)、馬氏體(ti)、碳化物、氮化物、金屬間相等。鉻(ge)當(dang)量(liang)(liang)和鎳當(dang)量(liang)(liang)決定不(bu)銹鋼的(de)(de)組織,當(dang)鉻(ge)當(dang)量(liang)(liang)偏高時,就會使奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)含有一定量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)。這些(xie)少(shao)量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)可以明顯提高奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼耐晶間腐蝕(shi)(shi)和應力腐蝕(shi)(shi)破裂性能。
鐵(tie)素體的出現也對(dui)奧氏體不(bu)銹鋼性能帶來(lai)不(bu)利的影響,如熱(re)加工產(chan)生裂紋的傾向性增大、耐孔蝕性下降、耐尿素生產(chan)等腐蝕環境中的腐蝕性能下降、容易(yi)形成脆(cui)性相等。
大部分常用鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang),自高溫(wen)(wen)驟(zou)冷(leng)(leng)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)所獲(huo)得的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)組織是亞(ya)穩(wen)定(ding)的(de),當繼續冷(leng)(leng)卻(que)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)以下的(de)更低溫(wen)(wen)度,或在經受冷(leng)(leng)變形(xing)時,就有一(yi)定(ding)量的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)中的(de)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)有兩種形(xing)態:一(yi)種是具有體(ti)(ti)心立方結構的(de)a'馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti),呈(cheng)鐵磁性;另一(yi)種叫ε相,具有密集立方結構,為(wei)非鐵磁性。對(dui)于常用的(de)鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang),如(ru)果只(zhi)是由于冷(leng)(leng)卻(que),即使冷(leng)(leng)到-196℃,也不(bu)會產生馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。但快(kuai)冷(leng)(leng)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)特別是到低溫(wen)(wen)后再施以變形(xing)、則可能要產生馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(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(ge)(ge)是(shi)(shi)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)主(zhu)要的(de)合金(jin)元素(su)(su),它是(shi)(shi)鋼(gang)中的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)形成元素(su)(su)。鉻(ge)(ge)對奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)性(xing)(xing)能(neng)影(ying)響(xiang)最大的(de)是(shi)(shi)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)隨(sui)著鉻(ge)(ge)量增加,耐硝酸(suan)等氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)酸(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和高(gao)溫抗氧(yang)化(hua)、硫化(hua)性(xing)(xing)能(neng)提(ti)高(gao);在鎳以(yi)(yi)及鉬和銅的(de)復合作用下,鉻(ge)(ge)的(de)增加能(neng)提(ti)高(gao)鋼(gang)耐一(yi)些還原性(xing)(xing)介質、有機物、尿(niao)素(su)(su)和堿介質的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng);鉻(ge)(ge)提(ti)高(gao)了(le)鋼(gang)的(de)耐局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)性(xing)(xing)能(neng),如耐晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)(yi)及某些條件下的(de)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)破裂性(xing)(xing)能(neng)。
鎳(nie)(nie)(nie)(nie)是奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼主要的奧(ao)氏(shi)體形成元素,通過增(zeng)加鎳(nie)(nie)(nie)(nie)可以獲得完全(quan)奧(ao)氏(shi)體組織,使鋼具有良好的塑韌性(xing)(xing)和(he)低溫韌性(xing)(xing),并且具有優良的冷熱加工(gong)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)焊接性(xing)(xing)能(neng)(neng);鎳(nie)(nie)(nie)(nie)提高了奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼表面(mian)膜的穩定性(xing)(xing),增(zeng)加了抗(kang)高溫氧化性(xing)(xing)能(neng)(neng);隨(sui)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)量提高,耐(nai)氯化物應力腐蝕(shi)破裂性(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)耐(nai)還原性(xing)(xing)酸的性(xing)(xing)能(neng)(neng)增(zeng)加。
氮(dan)是(shi)非常強烈(lie)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)。氮(dan)正日益成為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)重要(yao)合金元(yuan)素(su),氮(dan)的(de)(de)(de)作用除(chu)代(dai)替(ti)部(bu)分(fen)昂貴的(de)(de)(de)鎳外,主(zhu)要(yao)是(shi)作為固溶強化元(yuan)素(su)提高(gao)(gao)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)強度,而并不(bu)顯著降低鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)塑韌性(xing);氮(dan)提高(gao)(gao)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐晶間(jian)腐蝕、孔蝕、縫(feng)隙腐蝕性(xing)能。近年來(lai),用氮(dan)合金化的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)研(yan)究開(kai)發取得了較大(da)的(de)(de)(de)進展,目前應用的(de)(de)(de)含氮(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)可分(fen)為控(kong)氮(dan)型(xing)(N=0.05%~0.10%)、中氮(dan)型(xing)(N=0.10%~0.40%)和高(gao)(gao)氮(dan)型(xing)(N大(da)于0.4%)三種。
鉬(mu)是鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的鐵素(su)體(ti)形成元素(su),隨鉬(mu)量的加人和提(ti)高,附還(huan)原性酸(suan)和耐(nai)(nai)(nai)孔蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)性能(neng)增(zeng)加,鉬(mu)還(huan)能(neng)提(ti)高奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的高溫強度。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中含(han)(han)銅能(neng)顯著提(ti)高奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)(nai)還(huan)原性介質的腐蝕(shi)性能(neng),如耐(nai)(nai)(nai)硫(liu)(liu)酸(suan)、磷酸(suan)腐蝕(shi)性能(neng),特別是鉬(mu)、銅復(fu)合(he)合(he)金化(hua)(hua)時(shi)(shi),效果更獎出(chu)。硅(gui)能(neng)增(zeng)加鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的抗高溫氧化(hua)(hua)性能(neng);一定的含(han)(han)硅(gui)量,對提(ti)高奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)(nai)氯化(hua)(hua)物應力腐蝕(shi)、耐(nai)(nai)(nai)濃硝酸(suan)和濃硫(liu)(liu)酸(suan)的腐蝕(shi),如含(han)(han)硅(gui)量在4%時(shi)(shi),可耐(nai)(nai)(nai)發煙(yan)硝酸(suan)腐蝕(shi);硅(gui)對硝酸(suan)級、尿(niao)素(su)級不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是非常有害的,必須嚴格控(kong)制。

