目前各國不(bu)銹鋼(gang)牌號已超過百種(GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》包含了143個牌號),不銹鋼分類方法很多,按照GB/T 13304.2-2008《鋼分類 第2部分:按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類》以及國際上通用的分類方法(按鋼的金相組織劃分),不銹鋼分為5類,即奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵素體型(xing)不(bu)銹鋼馬(ma)氏體型不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的分類(lei)(lei)方(fang)法(fa)通常以金相組織進(jin)行分類(lei)(lei)。按金相組織分類(lei)(lei)為(wei):奧(ao)氏(shi)體(A)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、鐵素(su)體(F)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、馬氏(shi)體(M)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、奧(ao)氏(shi)體-鐵素(su)體(A-F)型(xing)(xing)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和沉淀硬(ying)化(PH)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。這(zhe)幾(ji)類(lei)(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼之(zhi)間的成分如圖1-1所(suo)示。


一(yi)、奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼


  奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼在室溫下內部顯微(wei)組織(zhi)為(wei)純奧氏(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)或奧氏(shi)體(ti)(ti)十少量鐵素(su)(su)體(ti)(ti)組織(zhi)。形成少量鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)目的(de)(de)主要是防(fang)止熱(re)裂紋的(de)(de)產生,也(ye)有利于防(fang)止焊縫(feng)的(de)(de)晶間腐(fu)蝕。


  奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni9 鐵基合金為基礎,在此基礎上根據不同的用途,發展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體型不銹鋼系列。奧氏體型不銹鋼不能利用熱處理使晶粒細化,也不能經過淬火來提高其硬度。奧氏體型不銹鋼在氧化性環境中具有優良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能,是應用最廣泛的不銹鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它有較好的力學性能和良好的焊接性,但對溶液中含有氯離子(Cl-)的介質特別敏感,易發生應力腐蝕。在這類鋼中添加鈦或鈮時,能提高其抗晶間腐蝕能力;添加鉬、銅和鈦,則能提高其在還原酸(如稀硫酸)中的耐腐蝕性能,同時也能提高其抗晶間腐蝕的能力。18-8型不銹鋼按其含碳量的不同分為三個等級:一般含碳量(質量分數:≤0.15%)、低碳級(質量分數:≤0.08%)和超低碳級(質量分數:≤0.03%)。


圖 2.jpg



二、鐵(tie)素(su)體型(xing)不銹(xiu)鋼


  室溫下它的(de)(de)內部(bu)顯微組織為鐵素(su)體。合(he)金(jin)元素(su)以(yi)鉻(ge)為主(鉻(ge)的(de)(de)質量(liang)分數(shu)為11.5%~32.0%),不(bu)含鎳,某些鋼中添(tian)加有Mo、Ti、Al、Si等成分。一般以(yi)退火狀態供貨。隨(sui)著(zhu)鉻(ge)含量(liang)的(de)(de)提(ti)高(gao),其耐(nai)酸性能也提(ti)高(gao),加入(ru)鉬(mu)(Mo)后(hou),則可提(ti)高(gao)耐(nai)酸腐蝕(shi)性和抗應力(li)腐蝕(shi)的(de)(de)能力(li)。這類(lei)不(bu)銹鋼列入(ru)國家(jia)標(biao)準的(de)(de)牌號(hao)有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該類(lei)鋼用(yong)于制造(zao)(zao)硝酸化(hua)工設(she)備的(de)(de)吸收塔、熱交換器、儲槽和運(yun)輸硝酸用(yong)的(de)(de)槽罐以(yi)及制造(zao)(zao)不(bu)承受沖擊載(zai)荷的(de)(de)其他(ta)零(ling)部(bu)件和設(she)備。


  按照碳和氮(C+N)的(de)總(zong)含量,高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不銹鋼(gang)分為普(pu)通純(chun)度和超高(gao)純(chun)度兩個系(xi)列。


  普通(tong)純度(du)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼,其碳的(de)質量分數為0.1%左右并含少量氮(dan),如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它(ta)與常用的(de)奧氏體型不銹鋼相比,缺(que)點是材質較脆(cui),焊接(jie)工藝性(xing)較差(cha)。這是因為:鐵(tie)素體晶粒(li)長(chang)大(da)后,只有通(tong)過壓力加(jia)工才能細化;在(zai)高(gao)溫(wen)下(例(li)如600~820℃)停留(liu)時(shi)間長(chang)時(shi),wcr≥17%的(de)鋼會生(sheng)成脆(cui)性(xing)的(de)。相(CrmFen);在(zai)400~526℃溫(wen)度(du)區間停留(liu)較長(chang)時(shi)間會出現室溫(wen)下的(de)脆(cui)性(xing),即475℃脆(cui)性(xing)。因這類鋼脆(cui)性(xing)較大(da),所以限(xian)制了(le)它(ta)的(de)應用。


  超(chao)(chao)低(di)碳和(he)超(chao)(chao)低(di)氮含量(liang)(C+N總(zong)的質(zhi)量(liang)分數≤0.025%~0.035%)的超(chao)(chao)高純度高鉻鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼,如(ru) 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們無論在韌性、耐(nai)蝕性還是焊接性等方(fang)面均優(you)于普通純度鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼。



三、馬氏體型(xing)不(bu)銹鋼


  室溫(wen)下它的顯(xian)微組織為馬(ma)氏體。這類(lei)鋼(gang)中鉻(ge)的質量(liang)(liang)分數為11.5%~18.0%,碳的質量(liang)(liang)分數最(zui)高可達0.6%。碳含(han)量(liang)(liang)增高,提高了鋼(gang)的強度和(he)硬度。在(zai)這類(lei)鋼(gang)中加入少量(liang)(liang)鎳可促使生成馬(ma)氏體,同時又能提高其耐蝕性。


  這類鋼具有一定的耐腐蝕性(xing)(xing)和(he)較好的熱穩定性(xing)(xing)以及熱強性(xing)(xing),可以作為溫度在700℃以下(xia)長(chang)期(qi)工(gong)作的耐熱鋼使(shi)用。它被廣泛(fan)用于制造韌性(xing)(xing)要求較高(gao)的零件(jian),如汽輪機的葉片、內燃機排氣閥和(he)醫療器械。這類鋼的焊接性(xing)(xing)較差。常用的馬氏體型不銹(xiu)鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏體-鐵素體型不銹鋼


  室溫下(xia)其顯微組織為奧氏體(ti)(ti)(ti)加鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)。通常鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)體(ti)(ti)(ti)積(ji)分數約占50%。這(zhe)類鋼是在18-8型(xing)(xing)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼的(de)基礎(chu)上(shang),添加更多的(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)元素(su)或降低含碳量(liang)而得到(dao)的(de)鋼種(zhong)。與含相(xiang)同碳量(liang)的(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼相(xiang)比(bi),具有較小(xiao)的(de)晶間腐蝕(shi)傾向和較高(gao)的(de)力學性能,且韌性比(bi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不銹鋼好。


  該類鋼(gang)具(ju)有抗(kang)點腐(fu)蝕、抗(kang)應力腐(fu)蝕性能。雙相不銹鋼(gang)通常以固(gu)溶狀(zhuang)態供貨。常用(yong)的(de)牌號有12Cr21Ni5Ti(1Cr21Ni5Ti)、022Cr19Ni5Mo3Si2N (00Cr18Ni5Mo3Si2)、022Cr23Ni4MoCuN、14Cr18Ni11Si4 AlTi (1Cr18Nil1Si4 AlTi)、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。


  雙相或復相不銹鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的2倍,耐晶間腐蝕性較好。它已在大化肥廠尿素CO2車間冷卻器以及制鹽蒸發設備等方面推廣使用。這類鋼機械加工、冷沖壓和焊接性能均良好。



五、沉淀硬化(hua)型不銹鋼


  這種鋼(gang)需經(jing)過系列的(de)熱(re)處(chu)理(li)使鋼(gang)中(zhong)的(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)析出,從而(er)提高(gao)材料的(de)強(qiang)度。這類鋼(gang)包括(kuo)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)、半奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)三類。其中(zhong)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)在(zai)固溶處(chu)理(li)后(hou),空冷至室溫(wen)即(ji)可得(de)到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十(shi)少量鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)或馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十(shi)少量殘余奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)組(zu)織(zhi),然后(hou)經(jing)時(shi)效(xiao)強(qiang)化(hua)(hua)。而(er)半奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)經(jing)固溶處(chu)理(li)并冷卻(que)至室溫(wen)后(hou),得(de)到(dao)的(de)是不(bu)穩定的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。為(wei)了得(de)到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi),還(huan)需經(jing)過M,點升(sheng)高(gao)到(dao)室溫(wen)以(yi)上的(de)熱(re)處(chu)理(li),然后(hou)再使之時(shi)效(xiao)強(qiang)化(hua)(hua)。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)則在(zai)室溫(wen)下呈(cheng)穩定的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi),只(zhi)需經(jing)時(shi)效(xiao)強(qiang)化(hua)(hua)即(ji)可達到(dao)目(mu)的(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于(yu)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)(hua)半奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)。該(gai)鋼(gang)的(de)組(zu)織(zhi)特點是在(zai)固溶或退火狀態時(shi)具有奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和體(ti)(ti)(ti)積分數為(wei)5%~20%的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。這種鋼(gang)有很好的(de)成(cheng)形性(xing)能(neng)和良好的(de)焊(han)接性(xing)。





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