不銹(xiu)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(bu)銹鋼(gang)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(xiang)不銹鋼)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(shi)體不銹鋼或奧氏體不銹(xiu)鋼,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%。
這五類不銹鋼在成分,金相組織,耐腐蝕性(xing),可(ke)達到的力學性(xing)能及(ji)熱(re)處(chu)理方式等(deng)方面各有不同。
1. 鐵素體不銹(xiu)鋼
鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)主(zhu)要合金(jin)元素是鉻,當鋼中(zhong)含有大于12%的(de)(de)鉻,再含有其他穩定鐵(tie)素體的(de)(de)元素時(shi),則鋼中(zhong)的(de)(de)組織結構基本上(shang)是鐵(tie)素體,在室溫下的(de)(de)組織也(ye)是鐵(tie)素體。
鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)組織決(jue)定了其(qi)具有(you)(you)不(bu)太(tai)高的(de)(de)強度,而且(qie)不(bu)能通過熱處理(li)方法(fa)強化(hua)(hua),該鋼(gang)種有(you)(you)一定的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing),但脆(cui)性(xing)(xing)(xing)較大。鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)對(dui)硝酸等氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)介(jie)質有(you)(you)良好的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。且(qie)隨(sui)著(zhu)鉻含(han)量(liang)的(de)(de)增加,其(qi)抗(kang)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)介(jie)質腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)能力也增加。在還原性(xing)(xing)(xing)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)較差。在含(han)氯化(hua)(hua)物介(jie)質中(zhong)有(you)(you)良好的(de)(de)抗(kang)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂能力。
2. 馬氏體不(bu)銹鋼(gang)
馬氏體不(bu)銹鋼主要含12%~18%的(de)鉻元(yuan)素,并依據(ju)使用條件要求調整其含碳(tan)量,一般在0.1%~0.4%,對于做工具使用時,含碳(tan)量可達0.8%~1.0%.有的(de)還根據(ju)需要加入一定量的(de)鎳(nie)、鉬等合金(jin)元(yuan)素。
馬氏體(ti)不銹鋼在加熱時(shi)可以(yi)發生(sheng)相變(bian),因此(ci),可以(yi)通(tong)過熱處理(li)方(fang)法在很(hen)大范圍內調整其力學(xue)性能,這(zhe)使馬氏體(ti)不銹鋼可以(yi)用(yong)于制造(zao)有(you)較高強度要求的零部(bu)件。
馬氏體(ti)不銹鋼在無機(ji)酸(suan)(suan)、有機(ji)酸(suan)(suan)及有機(ji)酸(suan)(suan)鹽(yan)中有較(jiao)好的(de)耐腐(fu)蝕性。在硫(liu)酸(suan)(suan)、鹽(yan)酸(suan)(suan)、熱硝酸(suan)(suan)中的(de)耐腐(fu)蝕能力差。
3. 奧(ao)氏體不銹鋼
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼都(dou)含有(you)(you)較高的(de)鉻,一般大于(yu)18%,含有(you)(you)8%左右(you)的(de)鎳(nie),有(you)(you)的(de)以(yi)錳(meng)(Mn)取代部分鎳(nie),為(wei)進一步提高耐(nai)腐(fu)蝕性(xing),有(you)(you)的(de)還加入鉬、銅、硅(Si)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等合金元素(su)(su)。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼與鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼相似,加熱時不(bu)發生相變,不(bu)能通(tong)過(guo)熱處(chu)理方法強化力學性(xing)能,其強度較低(di),塑性(xing)、韌性(xing)較高。
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐腐蝕性能比馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)好,鉻(ge)(ge)-鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)對(dui)氧化(hua)性介(jie)質耐腐蝕,含鉬、銅、硅的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)在硫酸(suan)中有更好的(de)耐腐蝕性。含穩定化(hua)元素(su)(su)鈦或鈮的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)有良(liang)好的(de)抗晶間腐蝕性能。提高奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中鉻(ge)(ge)、鉬、鎳、氮元素(su)(su),可提高抗點腐蝕性能。
4. 沉淀硬化不銹鋼(gang)
沉淀硬化不銹鋼(gang)的特點是(shi),在(zai)成分中除(chu)含有鉻(ge)、鎳(nie)元(yuan)素外,還含有可以在(zai)熱處理(li)時能(neng)形成沉淀析出(chu)相的銅、鋁(Al)、鈦、鈮、鉬等元(yuan)素,并以此使鋼(gang)得(de)到(dao)強化。
沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼(gang)可以(yi)通(tong)過熱處理方法(fa)調整力學性(xing)能(neng)。所以(yi),沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼(gang)既彌補了馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)較差的(de)不(bu)足(zu),又彌補了奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)不(bu)能(neng)通(tong)過熱處理方法(fa)強(qiang)化的(de)不(bu)足(zu),使其(qi)既保證機械性(xing)能(neng)有較大的(de)調節(jie)空間,又具有較好的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),越(yue)來越(yue)得(de)到重(zhong)視。
5. 雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(鐵素體(ti)-奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang))
雙相不(bu)銹鋼一般含(han)有17%~30%的(de)(de)鉻和(he)(he)3%~13%的(de)(de)鎳(nie),另外,還加入(ru)鉬、銅(tong)、鈮、氮等元素(su)。另一個特點是將含(han)碳(tan)量控制得很低。依據成分不(bu)同(tong),有的(de)(de)以(yi)鐵(tie)素(su)體(ti)為主(zhu),有的(de)(de)以(yi)奧(ao)氏體(ti)為主(zhu),構成鐵(tie)素(su)體(ti)和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)兩相共存的(de)(de)組(zu)織狀態。
雙相不銹鋼采用正(zheng)確的(de)(de)固溶處理后(hou),因為(wei)含有(you)強化元素(su),使其(qi)具有(you)比奧氏體不銹鋼稍高的(de)(de)機(ji)械性能(neng)。
雙(shuang)相不銹鋼中因(yin)含有較高量的鉻及其他多(duo)種對耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)有效的合(he)金元素(su),所以,耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)好,特別是耐(nai)點腐蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)及耐(nai)應力腐蝕(shi)開裂(lie)性(xing)能(neng)好。雙(shuang)相不銹鋼雖(sui)然出現得(de)較晚,但(dan)已經受到重視(shi),應用于各(ge)個方(fang)面(mian)。