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,沉淀硬化不銹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)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,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(cheng)分(fen),金相組織,耐腐(fu)蝕性,可達到的力學(xue)性能及熱(re)處理方式等方面各有不(bu)(bu)同。
1. 鐵素體(ti)不銹鋼
鐵素體不(bu)銹鋼中(zhong)的主要(yao)合金元素(su)(su)是(shi)鉻,當鋼中(zhong)含(han)(han)有(you)大于12%的鉻,再含(han)(han)有(you)其他穩定(ding)鐵素(su)(su)體的元素(su)(su)時,則(ze)鋼中(zhong)的組(zu)織(zhi)(zhi)結構(gou)基本上是(shi)鐵素(su)(su)體,在室(shi)溫下的組(zu)織(zhi)(zhi)也(ye)是(shi)鐵素(su)(su)體。
鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)組織決(jue)定了其具有不(bu)太高的(de)強(qiang)度,而且不(bu)能(neng)通過熱處理方法強(qiang)化,該鋼(gang)種(zhong)有一(yi)定的(de)塑性(xing)(xing),但脆性(xing)(xing)較大。鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)對硝酸等氧(yang)化性(xing)(xing)介質(zhi)有良好(hao)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。且隨著鉻含量的(de)增(zeng)(zeng)加,其抗(kang)氧(yang)化性(xing)(xing)介質(zhi)腐(fu)蝕(shi)的(de)能(neng)力也增(zeng)(zeng)加。在還原性(xing)(xing)介質(zhi)中的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)較差。在含氯化物介質(zhi)中有良好(hao)的(de)抗(kang)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂能(neng)力。
2. 馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼
馬氏(shi)體不銹鋼(gang)主要(yao)含(han)12%~18%的(de)(de)鉻元素,并依(yi)據(ju)使(shi)用條件要(yao)求(qiu)調整其含(han)碳量(liang),一(yi)般(ban)在0.1%~0.4%,對于做(zuo)工具使(shi)用時,含(han)碳量(liang)可(ke)達0.8%~1.0%.有的(de)(de)還根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)加入一(yi)定量(liang)的(de)(de)鎳(nie)、鉬等合金元素。
馬(ma)氏體不銹鋼在加熱時可(ke)以發生相(xiang)變,因此,可(ke)以通過熱處(chu)理方法在很大范圍(wei)內調整(zheng)其(qi)力(li)學性能,這(zhe)使馬(ma)氏體不銹鋼可(ke)以用于制造有較高強度要求(qiu)的(de)零部(bu)件。
馬氏體不銹鋼(gang)在無機酸、有機酸及有機酸鹽(yan)中有較好的耐(nai)腐(fu)蝕性。在硫酸、鹽(yan)酸、熱硝酸中的耐(nai)腐(fu)蝕能力差。
3. 奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼
奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)都含有較(jiao)高(gao)的鉻,一般大于18%,含有8%左(zuo)右的鎳,有的以(yi)錳(Mn)取代部分鎳,為(wei)進一步提(ti)高(gao)耐腐(fu)蝕性,有的還加入(ru)鉬、銅、硅(Si)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等合金元素。奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)與鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)相似,加熱(re)時不(bu)發生相變(bian),不(bu)能通過熱(re)處理方法強化(hua)力學性能,其強度(du)較(jiao)低,塑性、韌(ren)性較(jiao)高(gao)。
奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能比馬(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼好(hao),鉻-鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼對氧化性(xing)介質耐(nai)腐(fu)蝕(shi),含鉬(mu)、銅、硅的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼在硫酸(suan)中有(you)更好(hao)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。含穩定(ding)化元素鈦或鈮的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼有(you)良好(hao)的(de)抗晶間腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。提高(gao)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼中鉻、鉬(mu)、鎳、氮(dan)元素,可提高(gao)抗點腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
4. 沉淀硬化不銹鋼
沉(chen)淀硬化(hua)不銹鋼(gang)的特點(dian)是,在成分中(zhong)除含(han)有(you)鉻、鎳元素外,還含(han)有(you)可以在熱處(chu)理時能形成沉(chen)淀析(xi)出相(xiang)的銅、鋁(Al)、鈦、鈮、鉬(mu)等元素,并以此(ci)使鋼(gang)得到強(qiang)化(hua)。
沉(chen)淀硬化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)可(ke)以通(tong)過熱處理方(fang)法調整力(li)學性(xing)能(neng)。所以,沉(chen)淀硬化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)既彌(mi)補(bu)了馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)較(jiao)差(cha)的(de)不(bu)足,又彌(mi)補(bu)了奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)不(bu)能(neng)通(tong)過熱處理方(fang)法強化(hua)的(de)不(bu)足,使其既保(bao)證機(ji)械性(xing)能(neng)有(you)較(jiao)大的(de)調節空間,又具有(you)較(jiao)好的(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng),越來(lai)越得(de)到(dao)重視(shi)。
5. 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(鐵(tie)素體-奧氏體不銹(xiu)鋼)
雙相不銹鋼(gang)一般(ban)含有17%~30%的(de)鉻和3%~13%的(de)鎳(nie),另(ling)外,還加入鉬、銅(tong)、鈮、氮等元素(su)。另(ling)一個特點是將含碳(tan)量控(kong)制得(de)很低(di)。依據成分不同,有的(de)以鐵素(su)體(ti)為主,有的(de)以奧氏體(ti)為主,構成鐵素(su)體(ti)和奧氏體(ti)兩相共存的(de)組(zu)織狀態。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)采用正(zheng)確的固溶處理后,因(yin)為含有強化元素,使其具有比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)稍高的機械性能。
雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中因含有(you)較高量的鉻及其他多(duo)種對耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)有(you)效的合金元素,所以,耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)能好(hao),特別是耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕、縫隙腐(fu)蝕及耐(nai)(nai)應力腐(fu)蝕開(kai)裂性(xing)能好(hao)。雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼雖然出現得較晚,但已經受到重視,應用于各個方面。

