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。


 奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的發展很快(kuai),為了(le)適應不同條件的需要,在18-8鋼(gang)的基礎上,改變碳的含量或添(tian)加其他合金元素,賦予了(le)這類不銹(xiu)鋼(gang)更優良(liang)的性(xing)能。


  1. 降低碳(tan)的(de)(de)含量(liang)或(huo)加(jia)入鈦、鈮元(yuan)素,可提高耐(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)性能,鈦或(huo)鈮的(de)(de)加(jia)入量(liang)有一定的(de)(de)要求,見本書第一章第二節的(de)(de)內容。鈦加(jia)入量(liang)及Ti/C比與晶(jing)間腐蝕(shi)的(de)(de)關(guan)系見圖(tu)3-1。


圖 1.jpg


  2. 加入(ru)鉬、元素可提高在(zai)硫酸(suan)中的耐腐蝕(shi)性。鉬及銅對18-8 鋼在(zai)硫酸(suan)中耐腐蝕(shi)性的影響分別見圖3-2和圖3-3。


圖 3.jpg


 18-8鋼加入1.5%~4%的(de)鉬(mu),還可提高(gao)在各(ge)種有機酸、硫(liu)酸鹽、漂白粉等介質中(zhong)(zhong)的(de)耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng),但加鉬(mu)的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼不適合(he)在硝酸中(zhong)(zhong)使用(yong)。在奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)加入鉬(mu)量過(guo)高(gao)時,可能(neng)會因出(chu)現較多(duo)量的(de)δ-鐵素體和σ相而引起脆性(xing)(xing)及晶間腐蝕性(xing)(xing)降(jiang)低,特(te)別是經過(guo)敏(min)化處(chu)理時,高(gao)鉬(mu)的(de)不利作用(yong)更(geng)突出(chu),見圖3-2中(zhong)(zhong)的(de)線2。


銅加入鉻-鎳(nie)奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼中,會提高在硫(liu)酸中的(de)(de)耐(nai)腐蝕性,但(dan)加入某些(xie)鉻-錳(meng)-氮不銹(xiu)(xiu)鋼中時(shi)(shi),可能會使產生(sheng)晶(jing)(jing)間腐蝕的(de)(de)敏(min)化(hua)溫度范(fan)圍擴大,出現晶(jing)(jing)間腐蝕的(de)(de)敏(min)化(hua)時(shi)(shi)間縮短,而產生(sheng)不利影響,在熱(re)處理或(huo)使用時(shi)(shi)應(ying)予以注意。


3. 加入硅并提高(gao)鉻、鎳等(deng)元(yuan)素的(de)含量,可高(gao)不銹鋼在濃硝酸(suan)中的(de)耐腐蝕(shi)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(meng)和氮可以取代鉻-鎳(nie)奧氏體不銹鋼中的(de)鎳(nie),以節(jie)約稀有貴重(zhong)金屬鎳(nie)。


6. 奧氏體(ti)不銹鋼大幅度(du)降低(di)碳的(de)含量,嚴格限制鉭(Ta)、鈷(gu)的(de)含量,可改變原(yuan)子核性質,而應(ying)用于(yu)原(yuan)子能(neng)工業(ye)。加入某些合金元素時,考慮元素對(dui)組織的(de)穩定作用,在鉻、鎳的(de)含量上(shang)允(yun)許(xu)做適當的(de)調整。


對于鉻-鎳奧氏體不銹鋼,在(zai)含有(you)其他合金元素時,為(wei)保證鋼的(de)組織(zhi)是完全奧氏體組織(zhi),鎳的(de)含量應不小于下列經驗(yan)公式所給出的(de)數值:Ni≥1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2。


式中(zhong)各(ge)元(yuan)素符(fu)號分別表示該元(yuan)素在鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)質(zhi)量百分數含(han)量。當鋼(gang)中(zhong)鎳的(de)(de)含(han)量低于按此(ci)公式的(de)(de)計算值(zhi)時(shi),則鋼(gang)的(de)(de)組織不(bu)完全(quan)是奧(ao)氏體(ti),可能(neng)還有一定量的(de)(de)δ-鐵素體(ti)。此(ci)公式適用于自高溫快(kuai)速冷卻鋼(gang)的(de)(de)組織。


對于以錳、氮(dan)代鎳的Cr-Mn-Ni-N奧氏體不銹(xiu)鋼(gang),當錳含(han)量(liang)在(zai)5%~14%范圍時(shi),為保證在(zai)1150℃時(shi)能具有(you)完(wan)全奧氏體組織,所需要的碳加(jia)氮(dan)的最小含(han)量(liang)應(ying)滿(man)足(zu)下(xia)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


式中各(ge)元(yuan)素符號分(fen)別(bie)表示(shi)該元(yuan)素在(zai)鋼中的質(zhi)量百(bai)分(fen)數含量。在(zai)18-8鋼基(ji)礎上(shang),奧氏體不銹鋼的發展(zhan)變(bian)化(hua)過程(cheng)見圖3-4。





圖3-4除顯(xian)示了(le)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)外,還顯(xian)示了(le)在奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)基礎(chu)上,通過調(diao)整鉻、鎳含量或加入其他合金(jin)元素后(hou)演變(bian)而來(lai)的部分耐腐(fu)蝕合金(jin)和沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


我國標(biao)準中,奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼棒材、鍛(duan)材和(he)鑄材的(de)部分牌(pai)號及化學成(cheng)分見表(biao)3-1。