奧氏體不銹鋼最基本的合金元素是鉻和鎳,代表性的牌號是含鉻為18%左右、含鎳為8%左右的鉻-鎳奧氏體不銹鋼,常稱為18-8不銹鋼。鉻和鎳的元素配比基本上保證了鋼的組織是穩定的奧氏體。


 奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)發(fa)展很快,為(wei)了適應不(bu)同條件的(de)(de)需要,在18-8鋼的(de)(de)基礎上,改變(bian)碳的(de)(de)含量或(huo)添加其(qi)他合(he)金元素,賦予了這類不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更優良(liang)的(de)(de)性能。


  1. 降(jiang)低碳的(de)含量(liang)或加(jia)(jia)入(ru)鈦、鈮元素,可提高耐晶間腐蝕性能,鈦或鈮的(de)加(jia)(jia)入(ru)量(liang)有一定的(de)要求,見(jian)本書第一章第二節的(de)內容。鈦加(jia)(jia)入(ru)量(liang)及Ti/C比與晶間腐蝕的(de)關系見(jian)圖3-1。


圖 1.jpg


  2. 加入鉬、元素可(ke)提(ti)高在硫酸(suan)中的(de)耐腐蝕(shi)性。鉬及銅(tong)對18-8 鋼在硫酸(suan)中耐腐蝕(shi)性的(de)影響分別見圖3-2和圖3-3。


圖 3.jpg


 18-8鋼(gang)加(jia)入(ru)1.5%~4%的鉬(mu),還(huan)可(ke)提高(gao)(gao)在各種(zhong)有(you)機酸、硫酸鹽、漂白(bai)粉等介質中的耐腐(fu)蝕性能,但加(jia)鉬(mu)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)不(bu)適合在硝(xiao)酸中使用。在奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加(jia)入(ru)鉬(mu)量(liang)過(guo)高(gao)(gao)時,可(ke)能會因(yin)出現較多量(liang)的δ-鐵(tie)素體和σ相而引起脆性及晶間腐(fu)蝕性降低,特別(bie)是經過(guo)敏化(hua)處理(li)時,高(gao)(gao)鉬(mu)的不(bu)利作用更突出,見圖3-2中的線(xian)2。


銅加入鉻-鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)中,會提高在硫(liu)酸中的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性,但加入某些鉻-錳-氮不銹(xiu)鋼(gang)中時,可(ke)能會使(shi)產生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)敏(min)(min)化溫度范圍(wei)擴大,出(chu)現晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)敏(min)(min)化時間(jian)縮短,而(er)產生不利影響,在熱處理或使(shi)用時應予以(yi)注意。


3. 加入硅并提高鉻、鎳等元素的含量,可高不銹鋼在濃硝(xiao)酸中的耐腐蝕性(xing)。


4. 奧氏體不銹鋼中加入鉬或氮元素,可以提高在含有氯離子介質中的抗點腐蝕性能,以304不(bu)銹(xiu)鋼316LN不銹鋼兩種奧氏體不銹鋼比較,前者抗點蝕指數只為18,而后者的抗點蝕指數可達27。316L不銹鋼抗點蝕能力遠高于304不銹鋼。


5. 錳和氮可以取代鉻-鎳奧氏體不(bu)銹鋼中的鎳,以節約(yue)稀有貴重金屬鎳。


6. 奧氏體(ti)不銹鋼大幅度降低碳的(de)含量(liang),嚴格限制鉭(Ta)、鈷的(de)含量(liang),可改變原(yuan)子(zi)核性質,而應(ying)用(yong)于原(yuan)子(zi)能工業。加入某些(xie)合金元素(su)時,考慮(lv)元素(su)對組織的(de)穩定作(zuo)用(yong),在鉻(ge)、鎳的(de)含量(liang)上允(yun)許做適當的(de)調整。


對于鉻-鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼,在(zai)含有其他合金元素(su)時,為保證鋼的組(zu)織是完全奧(ao)氏(shi)體組(zu)織,鎳(nie)的含量(liang)應不小于下列經(jing)驗公式所給出的數值:Ni≥1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2。


式中(zhong)各元(yuan)素符號分別表(biao)示該元(yuan)素在鋼(gang)中(zhong)的(de)質量(liang)百分數含量(liang)。當鋼(gang)中(zhong)鎳的(de)含量(liang)低于按此公(gong)式的(de)計算值(zhi)時(shi),則鋼(gang)的(de)組織(zhi)不(bu)完全(quan)是奧氏體,可能還有一定量(liang)的(de)δ-鐵素體。此公(gong)式適用于自高溫快速(su)冷卻鋼(gang)的(de)組織(zhi)。


對于以錳(meng)、氮(dan)代鎳的(de)(de)(de)Cr-Mn-Ni-N奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang),當錳(meng)含量在(zai)5%~14%范圍時(shi),為(wei)保證在(zai)1150℃時(shi)能(neng)具有(you)完全奧(ao)氏(shi)體組織,所需要的(de)(de)(de)碳加氮(dan)的(de)(de)(de)最小含量應滿足下列公式:


C+N≥0.078[Cr+0.63W +1.4Mo+2.5V+2.8Nb+1.74(Si-0.5)-12.5]-0.05Ni


式中(zhong)各(ge)元(yuan)(yuan)素符(fu)號分(fen)別表(biao)示該元(yuan)(yuan)素在鋼中(zhong)的(de)質量(liang)(liang)百分(fen)數含量(liang)(liang)。在18-8鋼基(ji)礎上(shang),奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)發展變化過程見(jian)圖3-4。





圖3-4除顯(xian)(xian)示了奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)外,還顯(xian)(xian)示了在奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)基礎上,通過(guo)調整鉻、鎳含量或加(jia)入(ru)其(qi)他(ta)合(he)(he)金元素后演(yan)變而來的(de)部(bu)分(fen)耐腐(fu)蝕合(he)(he)金和沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)。


我國標(biao)準中,奧氏體不銹鋼棒材、鍛材和鑄材的(de)部分牌號及化學成分見表3-1。