馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)是一(yi)類(lei)(lei)可(ke)通過熱處(chu)理(li)(淬火(huo)回(hui)火(huo))對其(qi)性(xing)能進行(xing)調(diao)整的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)(gang),通俗地講是一(yi)類(lei)(lei)可(ke)硬化(hua)的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)(gang),此(ci)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)高(gao)的(de)(de)硬度(du)、良好的(de)(de)力學性(xing)能和不銹性(xing),這(zhe)些特性(xing)決定了此(ci)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)必須(xu)具備兩個基(ji)本條件:其(qi)一(yi),在(zai)(zai)(zai)平(ping)衡(heng)相圖中(zhong)(zhong)必須(xu)有(you)奧氏(shi)(shi)體(ti)相區存在(zai)(zai)(zai);其(qi)二,為使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)形(xing)成耐腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo),鉻(ge)含量必須(xu)在(zai)(zai)(zai)10.5%以上。馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)淬火(huo)狀(zhuang)態下具有(you)體(ti)心(xin)四方晶體(ti)結構(gou)(馬氏(shi)(shi)體(ti)),具有(you)鐵磁(ci)性(xing),在(zai)(zai)(zai)較弱腐蝕(shi)(shi)環境(jing)中(zhong)(zhong)具有(you)耐蝕(shi)(shi)性(xing)。鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)鉻(ge)含量可(ke)達18%,碳可(ke)以超過1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬(ma)氏體(ti)不銹鋼,它是國際上通用的牌號,美國稱AISI410,法國RCC-M為Z10C-13、Z12C-13、日本稱SUS410、德國DIN標準中稱作X15Cr13。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼屬于半馬氏體型不銹鋼,經淬火的組織除馬氏體外,尚存在鐵素組織。經淬火和回火處理的1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有較高的強度、韌性,較好的耐蝕性和冷變形能力,具有良好的減振性能。通常該鋼在淬火和回火狀態下使用,回火為高溫回火和低溫回火,應避免在370~560℃的溫度回火,以確保鋼的良好性能。低溫回火可消除淬火過程中形成的內應力,高溫回火在保證其良好耐蝕性同時,可獲得優良的綜合力學性能。1Cr13、12Cr13主要用于對韌性要求較高和具有不銹性的受沖擊載荷的部件,如葉片、水壓機閥、緊固件、熱裂解抗硫腐蝕設備等,亦可制作在常溫條件耐弱腐蝕介質腐蝕的設備和部件。在反應堆中主要用于2、3級輔助泵傳動軸、蒸發器支撐件、控制棒驅動機構等。
一、化學成分(fen)
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)化學(xue)成分列(lie)于表(biao)3-1,反應堆用的(de)1Cr13、12Cr13 不銹鋼的(de)特(te)殊規定也一并列(lie)入(ru)此(ci)表(biao)。
二、室(shi)溫力學性(xing)能
不(bu)同標準對1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的室溫(wen)力(li)學(xue)性能(neng)的規定值(zhi)見表3-2。實測數據見表3-3。奧氏體化溫(wen)度和回火溫(wen)度對1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼室溫(wen)力(li)學(xue)性能(neng)的影響見圖3-2。熱處理工藝制度對不(bu)同溫(wen)度下(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼沖擊值(zhi)的影響見表3-4。
三、疲勞和斷裂
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的(de)室溫疲勞極限見表3-5,在指定存活率下(xia)的(de)N-S曲線見圖3-3。試驗用鋼化學(xue)成分(fen)為(wei)0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試樣的(de)熱處理工藝為(wei):1050℃油淬,720℃×2h空冷回水(shui)。
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼在NaCl中的(de)疲(pi)勞行為見圖(tu)3-4。顯(xian)然環境的(de)變化對其疲(pi)勞壽命(ming)(ming)產生較大影(ying)響。隨著 NaCl濃度增加,(1Cr13)410不銹(xiu)鋼的(de)疲(pi)勞壽命(ming)(ming)縮短,見圖(tu)3-5。
四、高溫瞬(shun)力學性能
不同熱處(chu)理條件下的(de)高溫瞬時力(li)學性能見表3-6。隨回火(huo)溫度的(de)提高×強度下降而塑韌性明顯提高,詳見表3-7。
五、持久和蠕變性能
數據見表(biao)3-8和表(biao)3-9。最小蠕變(bian)速(su)度(du)和應(ying)力(li)關(guan)系曲線見圖3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持久強(qiang)度(1030~1050℃油淬,750℃回(hui)火空冷)
六、高溫度疲勞和介質條件的(de)影響
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的(de)高溫疲勞數據(ju)和(he)介(jie)質條件(jian)對其(qi)高溫疲勞性能的(de)影響見表3-10和(he)表3-11。
七、抗氧(yang)化和耐蝕性
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼出(chu)現(xian)強(qiang)烈氧化開始溫度為750℃。抗氧化性(xing)(xing)能見(jian)表3-12。1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼具有不銹(xiu)性(xing)(xing),在室溫稀硝酸及弱有機酸中(zhong)也(ye)有一定(ding)耐蝕性(xing)(xing),在某些介質中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)見(jian)表3-13。在反應堆環境中(zhong)的腐蝕見(jian)表3-14至表3-17。
八、熱處理及組織結構
臨界點(近似值):℃
等溫轉變曲(qu)線(xian):0.10C-12.4 Cr的1Cr13鋼,奧氏體(ti)化溫度為980℃的等溫轉變曲(qu)線(xian)見圖3-7。
熱(re)(re)處理(li)(li)工藝(yi):(1Cr13)410不銹鋼的熱(re)(re)處理(li)(li)工藝(yi)如(ru)下(xia)。
冶金廠(chang)通常以(yi)退火(huo)(huo)狀態交貨,以(yi)便最終用戶加工制造(zao)。在(zai)制造(zao)廠(chang)的最終熱處理為淬火(huo)(huo)并(bing)高(gao)溫回火(huo)(huo),其(qi)組織為回火(huo)(huo)索氏體和(he)少量鐵素體。回火(huo)(huo)溫度的選擇視其(qi)使用要求而定,可參(can)閱圖3-2。
九、工(gong)藝性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)冷塑性(xing)及(ji)深沖(chong)性(xing)、拋光性(xing)和切(qie)削加工性(xing)能良好,板(ban)材的(de)(de)深沖(chong)度(du)與其厚度(du)有(you)關,板(ban)材愈(yu)厚深沖(chong)度(du)愈(yu)高(gao)。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)熱加工溫(wen)(wen)度(du)以(yi)850~1200℃為宜,隨后(hou)需灰冷或砂冷。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有(you)良好的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能,其焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能與0Cr13相(xiang)近(jin),可采(cai)用0Cr13或奧107、奧207的(de)(de)焊(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)接(jie)(jie),為防止焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)冷裂紋,焊(han)(han)(han)前應該預熱,預熱溫(wen)(wen)度(du)為200~300℃,焊(han)(han)(han)后(hou)經(jing)700~750℃熱處理可獲得良好的(de)(de)性(xing)能,選(xuan)用奧氏體焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料焊(han)(han)(han)接(jie)(jie),焊(han)(han)(han)后(hou)可不(bu)進行熱處理。應該強調(diao)的(de)(de)是,當焊(han)(han)(han)后(hou)焊(han)(han)(han)縫(feng)需進行機械加工時應進行退火處理。
十(shi)、物(wu)理性能
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)物理性能(neng)見(jian)表3-18。
十一、應(ying)用(yong)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼主要(yao)(yao)用(yong)作抗(kang)弱(ruo)腐蝕介質,并要(yao)(yao)求具有(you)較高韌性及受沖擊(ji)負荷的(de)零(ling)部件,如汽輪機(ji)葉片、水壓機(ji)閥、結構架、螺(luo)栓、螺(luo)帽(mao)等。在反應堆環境中(zhong),主要(yao)(yao)用(yong)于2、3級(ji)輔助泵傳動軸、蒸發器(qi)支(zhi)承件、控制棒驅動機(ji)構等。