馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)是一(yi)類(lei)可(ke)通過熱(re)處(chu)理(淬火回火)對其性(xing)能(neng)進行調整(zheng)的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang),通俗地講是一(yi)類(lei)可(ke)硬化的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang),此類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)(you)(you)(you)高的(de)(de)硬度、良好的(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng)和不銹(xiu)性(xing),這些特性(xing)決定了此類(lei)鋼(gang)必須(xu)(xu)具(ju)備兩個(ge)基(ji)本(ben)條件:其一(yi),在(zai)平衡相圖(tu)中必須(xu)(xu)有(you)(you)(you)(you)奧氏(shi)體相區存在(zai);其二,為使鋼(gang)形成耐(nai)腐蝕的(de)(de)鈍(dun)化膜,鉻(ge)含量必須(xu)(xu)在(zai)10.5%以(yi)上(shang)。馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)淬火狀(zhuang)態下具(ju)有(you)(you)(you)(you)體心四方晶(jing)體結構(馬氏(shi)體),具(ju)有(you)(you)(you)(you)鐵磁性(xing),在(zai)較弱腐蝕環境中具(ju)有(you)(you)(you)(you)耐(nai)蝕性(xing)。鋼(gang)中的(de)(de)鉻(ge)含量可(ke)達18%,碳可(ke)以(yi)超過1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏體不銹鋼,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(xiu)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
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼的化學成分列(lie)于表3-1,反應堆(dui)用的1Cr13、12Cr13 不銹(xiu)鋼的特殊規定也一并(bing)列(lie)入此(ci)表。
二、室溫力學性能
不(bu)同標準對1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的(de)室(shi)溫力學性能(neng)的(de)規(gui)定值見(jian)表3-2。實(shi)測數據見(jian)表3-3。奧(ao)氏體(ti)化溫度和(he)回火溫度對1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)室(shi)溫力學性能(neng)的(de)影響見(jian)圖3-2。熱處理工藝制度對不(bu)同溫度下(1Cr13)410不(bu)銹鋼(gang)沖擊值的(de)影響見(jian)表3-4。
三、疲勞和斷裂
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的室(shi)溫疲勞(lao)極(ji)限見(jian)表3-5,在指定存活率(lv)下的N-S曲線見(jian)圖(tu)3-3。試驗用鋼化學成分為(wei)0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試樣的熱處理(li)工藝(yi)為(wei):1050℃油淬,720℃×2h空冷回水。
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)NaCl中的(de)疲勞(lao)行為見(jian)圖3-4。顯(xian)然(ran)環境的(de)變化對其疲勞(lao)壽命產生較(jiao)大影(ying)響。隨著 NaCl濃度增(zeng)加,(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)鋼的(de)疲勞(lao)壽命縮短,見(jian)圖3-5。
四(si)、高溫瞬(shun)力(li)學(xue)性能(neng)
不同(tong)熱(re)處理條件(jian)下(xia)的高溫(wen)瞬時力學性(xing)能見表3-6。隨回(hui)火溫(wen)度的提高×強度下(xia)降而塑韌性(xing)明顯提高,詳見表3-7。
五、持久和蠕變性能
數(shu)據見(jian)表3-8和(he)表3-9。最(zui)小(xiao)蠕變速度和(he)應力關系(xi)曲線(xian)見(jian)圖3-6。
表(biao)3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持久強度(1030~1050℃油淬,750℃回火空冷)
六、高溫度疲(pi)勞和介(jie)質(zhi)條件(jian)的影(ying)響(xiang)
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的高(gao)溫疲勞數據和介質條件對其高(gao)溫疲勞性能(neng)的影(ying)響見表(biao)3-10和表(biao)3-11。
七(qi)、抗氧化(hua)和(he)耐蝕性(xing)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼出現強烈氧(yang)化開始溫度(du)為(wei)750℃。抗氧(yang)化性(xing)(xing)能見表(biao)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(ji)酸中也有一定耐(nai)蝕性(xing)(xing),在某些介質中的耐(nai)蝕性(xing)(xing)見表(biao)3-13。在反應(ying)堆環境中的腐蝕見表(biao)3-14至表(biao)3-17。
八、熱處(chu)理及組織結構(gou)
臨(lin)界(jie)點(近(jin)似值):℃
等(deng)溫(wen)轉變曲線:0.10C-12.4 Cr的1Cr13鋼,奧(ao)氏(shi)體(ti)化(hua)溫(wen)度為980℃的等(deng)溫(wen)轉變曲線見圖(tu)3-7。
熱(re)處(chu)理工藝(yi):(1Cr13)410不銹鋼的熱(re)處(chu)理工藝(yi)如下(xia)。
冶金(jin)廠通常以(yi)退(tui)火狀態交(jiao)貨,以(yi)便(bian)最終(zhong)用戶(hu)加(jia)工制造(zao)。在制造(zao)廠的最終(zhong)熱處(chu)理為淬火并高溫回火,其組織為回火索氏(shi)體和(he)少(shao)量鐵素體。回火溫度的選擇視其使用要求而(er)定,可參閱圖(tu)3-2。
九、工藝(yi)性能(neng)
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的冷塑性(xing)及深(shen)沖性(xing)、拋光性(xing)和(he)切削加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)良(liang)好,板(ban)材的深(shen)沖度(du)(du)與其厚(hou)度(du)(du)有(you)關,板(ban)材愈(yu)厚(hou)深(shen)沖度(du)(du)愈(yu)高。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的熱(re)加(jia)工(gong)溫度(du)(du)以850~1200℃為(wei)宜,隨(sui)后需(xu)灰(hui)冷或(huo)砂冷。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具有(you)良(liang)好的焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng),其焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)與0Cr13相近,可采用(yong)0Cr13或(huo)奧107、奧207的焊(han)(han)條焊(han)(han)接(jie),為(wei)防止焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的冷裂紋,焊(han)(han)前(qian)應該預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫度(du)(du)為(wei)200~300℃,焊(han)(han)后經700~750℃熱(re)處(chu)理可獲(huo)得(de)良(liang)好的性(xing)能(neng),選用(yong)奧氏體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)焊(han)(han)接(jie),焊(han)(han)后可不(bu)進行熱(re)處(chu)理。應該強調的是,當焊(han)(han)后焊(han)(han)縫需(xu)進行機械加(jia)工(gong)時應進行退火處(chu)理。
十、物理性(xing)能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的物(wu)理(li)性能見表3-18。
十一(yi)、應(ying)用(yong)
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼主要(yao)用作(zuo)抗弱腐(fu)蝕介質,并要(yao)求具有較高韌(ren)性及受沖擊負荷的零部件(jian)(jian),如汽輪機葉片、水壓機閥、結構架(jia)、螺栓、螺帽等(deng)。在反應堆環境中,主要(yao)用于2、3級輔助泵傳(chuan)動(dong)軸、蒸發(fa)器支承件(jian)(jian)、控制棒驅動(dong)機構等(deng)。