不銹鋼有許多分類方法,如按化學成分分類,按功能特點分類,按金相組織和熱處理特征分類等。從熱處理生產工藝考慮,按金相組織和熱處理特征分類更具有實際意義。這也是常見的分類方法。在我國的相關標準中,如GB 1220《不銹鋼棒》、GB 2100《不銹耐酸鋼技術條件》,均是按這種方法分類的。其中,沉淀硬(ying)化不銹(xiu)鋼的分類還考慮了熱處理特征。所謂按金相組織分類,就是指把鋼加熱到某一高溫溫度后快速冷卻到室溫所能獲得的金相組織種類。
不銹鋼按金相組織和熱處理特征分類,基本上可分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、沉淀硬化型、鐵素體-奧氏體型(即本書中的雙相不銹鋼(gang))等五種類型。這里需要說明的是:有些不銹鋼,如1Cr13,加熱快冷后的金相組織是在馬氏體基體上含有少量鐵素體;9Cr18加熱并快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量碳化物;0Cr13Ni4Mo加熱快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量奧氏體;ZG1Cr18Ni9 加熱快冷后的金相組織是在奧氏體基體上含有少量鐵素體等,本書對它們都是以所獲得的基體組織為準分別歸屬馬氏體不銹鋼或奧氏體不銹鋼(gang),而不在雙相不銹鋼范圍之內,本書中的雙相不銹鋼特指高溫加熱后快速冷卻到室溫,同時獲得鐵素體和奧氏體兩相組織的不銹鋼,且其中一相含量不低于25%。
這五類不(bu)(bu)銹鋼在成分,金相組(zu)織,耐腐蝕性(xing),可達到(dao)的(de)力學性(xing)能及(ji)熱處理方(fang)式等(deng)方(fang)面(mian)各有不(bu)(bu)同。
1. 鐵素體不銹鋼
鐵素體不銹鋼(gang)中(zhong)的主(zhu)要合金元素(su)是鉻,當鋼中(zhong)含有(you)大于(yu)12%的鉻,再含有(you)其他穩定鐵素(su)體的元素(su)時,則鋼中(zhong)的組(zu)(zu)織(zhi)結構基本上是鐵素(su)體,在(zai)室(shi)溫下(xia)的組(zu)(zu)織(zhi)也是鐵素(su)體。
鐵素體不銹(xiu)鋼的組(zu)織(zhi)決定了(le)其具有(you)(you)不太高的強度(du),而且(qie)不能(neng)通(tong)過熱處(chu)理方法(fa)強化(hua),該鋼種有(you)(you)一定的塑性(xing)(xing),但(dan)脆性(xing)(xing)較大。鐵素體不銹(xiu)鋼對(dui)硝酸(suan)等氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)質(zhi)有(you)(you)良(liang)好的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。且(qie)隨著(zhu)鉻含量(liang)的增(zeng)加,其抗氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)質(zhi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的能(neng)力(li)也增(zeng)加。在(zai)還原性(xing)(xing)介(jie)質(zhi)中(zhong)的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)較差。在(zai)含氯化(hua)物介(jie)質(zhi)中(zhong)有(you)(you)良(liang)好的抗應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂能(neng)力(li)。
2. 馬氏體不銹鋼
馬氏體不銹鋼主要含12%~18%的(de)鉻元素(su),并依據使(shi)用條件(jian)要求(qiu)調(diao)整其含碳量,一(yi)般在0.1%~0.4%,對于(yu)做工具使(shi)用時,含碳量可(ke)達0.8%~1.0%.有的(de)還根據需(xu)要加(jia)入一(yi)定量的(de)鎳(nie)、鉬等合金(jin)元素(su)。
馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)加熱時可以(yi)發生(sheng)相變(bian),因此,可以(yi)通過(guo)熱處(chu)理方法在(zai)很大范圍內(nei)調(diao)整(zheng)其力學性能,這使馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)可以(yi)用于(yu)制造有(you)較高強(qiang)度要(yao)求的(de)零部件。
馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼在無機(ji)酸(suan)(suan)、有機(ji)酸(suan)(suan)及有機(ji)酸(suan)(suan)鹽中有較好的(de)耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)。在硫酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)、熱(re)硝酸(suan)(suan)中的(de)耐(nai)(nai)腐蝕能力差。
3. 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼
奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼都含有較(jiao)高(gao)的(de)鉻(ge),一般(ban)大于18%,含有8%左右的(de)鎳,有的(de)以錳(Mn)取(qu)代部(bu)分鎳,為進一步(bu)提(ti)高(gao)耐(nai)腐蝕性,有的(de)還加入鉬、銅、硅(Si)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等合(he)金元素。奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相似,加熱時(shi)不(bu)(bu)發生相變,不(bu)(bu)能(neng)通過熱處理方法強(qiang)化力學性能(neng),其強(qiang)度較(jiao)低,塑性、韌性較(jiao)高(gao)。
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼的耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性能比馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼好,鉻-鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼對氧化性介質耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi),含(han)鉬、銅、硅的奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼在硫(liu)酸中有更好的耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性。含(han)穩定化元素鈦或鈮(ni)的奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼有良好的抗晶間腐蝕(shi)(shi)性能。提高奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中鉻、鉬、鎳、氮元素,可提高抗點腐蝕(shi)(shi)性能。
4. 沉(chen)淀(dian)硬化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼
沉淀(dian)(dian)硬(ying)化不銹鋼的特點是,在成分中除含(han)有鉻(ge)、鎳元素外,還含(han)有可(ke)以在熱處理時能(neng)形成沉淀(dian)(dian)析出相的銅、鋁(Al)、鈦、鈮、鉬等(deng)元素,并以此(ci)使鋼得到強化。
沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang)可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過熱(re)處(chu)理方法調(diao)整力學性能(neng)。所以(yi)(yi),沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang)既彌補(bu)了馬(ma)氏(shi)體不銹鋼(gang)耐腐蝕性較差的(de)不足,又(you)彌補(bu)了奧氏(shi)體不銹鋼(gang)不能(neng)通(tong)過熱(re)處(chu)理方法強化(hua)的(de)不足,使其既保(bao)證機械性能(neng)有較大(da)的(de)調(diao)節空間,又(you)具有較好的(de)耐腐蝕性能(neng),越(yue)來越(yue)得(de)到重視。
5. 雙相(xiang)不銹鋼(鐵素(su)體-奧氏體不銹鋼)
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)一(yi)般含有17%~30%的(de)(de)鉻和3%~13%的(de)(de)鎳,另外(wai),還(huan)加(jia)入鉬(mu)、銅、鈮、氮等元素。另一(yi)個特點是將含碳量(liang)控制得很低。依據成(cheng)(cheng)分不同,有的(de)(de)以鐵(tie)素體為(wei)主,有的(de)(de)以奧氏體為(wei)主,構(gou)成(cheng)(cheng)鐵(tie)素體和奧氏體兩相(xiang)共存的(de)(de)組織狀態。
雙相不銹(xiu)鋼采用正確的固溶處理后,因為含有強化元素,使(shi)其具有比奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼稍高的機械性能。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼中因含有較高量的鉻及其(qi)他多種對耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性有效的合(he)金(jin)元素,所(suo)以,耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能好(hao),特別(bie)是耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)及耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)性能好(hao)。雙相(xiang)不(bu)銹鋼雖然(ran)出現得較晚,但已經受(shou)到重(zhong)視(shi),應(ying)用于各個方(fang)面。