目前各國不(bu)銹鋼牌號已超過百種(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(bu)銹(xiu)鋼(gang)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(shuang)相不銹鋼)、鐵素體型不銹(xiu)鋼、馬氏體型不銹鋼和沉淀硬化型(xing)不(bu)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。













不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的分類(lei)方法通常以金相組(zu)織進行分類(lei)。按金相組(zu)織分類(lei)為:奧氏體(ti)(A)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素(su)體(ti)(F)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、馬氏體(ti)(M)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、奧氏體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(A-F)型(xing)(xing)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)沉淀硬化(PH)型(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這幾類(lei)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)之(zhi)間的成分如(ru)圖1-1所示。
一、奧(ao)氏(shi)體型(xing)不銹鋼
奧氏體(ti)型不銹鋼在室(shi)溫下內部顯微組(zu)織(zhi)為純奧氏體(ti)組(zu)織(zhi)或奧氏體(ti)十少量鐵素體(ti)組(zu)織(zhi)。形成(cheng)少量鐵素體(ti)的目的主要是防止(zhi)熱裂(lie)紋的產生,也有利于(yu)防止(zhi)焊縫的晶間腐蝕(shi)。
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%)。

二、鐵素體型不(bu)銹鋼
室溫(wen)下(xia)它的(de)(de)內(nei)部顯微組織為鐵素體。合金元素以(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(gang)中添(tian)加有Mo、Ti、Al、Si等成分。一(yi)般(ban)以(yi)退火(huo)狀(zhuang)態供(gong)貨。隨著鉻(ge)含量(liang)的(de)(de)提高,其耐酸性(xing)能也提高,加入鉬(Mo)后,則(ze)可提高耐酸腐(fu)蝕性(xing)和(he)(he)抗應力腐(fu)蝕的(de)(de)能力。這類不(bu)銹鋼(gang)列(lie)入國家標準的(de)(de)牌號有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該類鋼(gang)用于制造(zao)硝酸化(hua)工設備的(de)(de)吸收塔(ta)、熱(re)交換器、儲槽(cao)和(he)(he)運輸硝酸用的(de)(de)槽(cao)罐(guan)以(yi)及制造(zao)不(bu)承受(shou)沖擊載荷(he)的(de)(de)其他零(ling)部件和(he)(he)設備。
按照碳和(he)氮(C+N)的總(zong)含量,高鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼分為普通純度和(he)超高純度兩個(ge)系(xi)列。
普通純度(du)高鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang),其(qi)碳的(de)質量分數(shu)為0.1%左右并含少(shao)量氮,如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它與常用的(de)奧氏體型不銹鋼(gang)相比,缺點是(shi)材質較(jiao)脆(cui),焊接工(gong)藝性(xing)(xing)較(jiao)差。這(zhe)是(shi)因為:鐵素體晶粒長大(da)后,只有通過(guo)壓力加(jia)工(gong)才能(neng)細化;在高溫下(例(li)如600~820℃)停留(liu)時間長時,wcr≥17%的(de)鋼(gang)會生成脆(cui)性(xing)(xing)的(de)。相(CrmFen);在400~526℃溫度(du)區間停留(liu)較(jiao)長時間會出現室溫下的(de)脆(cui)性(xing)(xing),即(ji)475℃脆(cui)性(xing)(xing)。因這(zhe)類鋼(gang)脆(cui)性(xing)(xing)較(jiao)大(da),所以限(xian)制了它的(de)應用。
超低(di)碳和(he)超低(di)氮含量(C+N總的質量分數≤0.025%~0.035%)的超高純(chun)度高鉻(ge)鐵素體(ti)不銹鋼,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等(deng)(deng),它們(men)無論在韌性(xing)、耐蝕(shi)性(xing)還是焊接(jie)性(xing)等(deng)(deng)方面均優于普通(tong)純(chun)度鐵素體(ti)不銹鋼。
三(san)、馬氏體型不銹鋼
室(shi)溫下它的顯微組織為(wei)馬氏(shi)體(ti)。這類鋼(gang)中鉻的質量分數為(wei)11.5%~18.0%,碳的質量分數最高(gao)可(ke)達0.6%。碳含量增高(gao),提(ti)高(gao)了鋼(gang)的強度和硬度。在這類鋼(gang)中加入少量鎳可(ke)促使生(sheng)成馬氏(shi)體(ti),同時又能提(ti)高(gao)其耐蝕性。
這類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)一定的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)和較好的(de)(de)(de)熱(re)穩定性(xing)(xing)以及熱(re)強性(xing)(xing),可以作為溫度在(zai)700℃以下長期工作的(de)(de)(de)耐熱(re)鋼(gang)使(shi)用(yong)。它被(bei)廣泛用(yong)于制造韌性(xing)(xing)要求較高的(de)(de)(de)零件,如汽輪機(ji)的(de)(de)(de)葉片、內燃機(ji)排(pai)氣閥(fa)和醫療(liao)器械(xie)。這類(lei)鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)接性(xing)(xing)較差。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)馬氏體型不銹鋼(gang)有(you)12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。
四、奧(ao)氏體-鐵素體型不銹鋼
室溫下(xia)其顯微組織為奧氏體加(jia)鐵素(su)(su)體。通常鐵素(su)(su)體的(de)體積(ji)分(fen)數約占50%。這類鋼(gang)是(shi)在18-8型(xing)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)基礎上,添(tian)加(jia)更(geng)多的(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵素(su)(su)體元素(su)(su)或降低(di)含碳量而(er)得到的(de)鋼(gang)種。與含相同碳量的(de)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比,具有較小(xiao)的(de)晶間腐蝕(shi)傾向和較高的(de)力學性(xing)能,且韌性(xing)比鐵素(su)(su)體型(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)好。
該(gai)類(lei)鋼(gang)具有抗點腐(fu)蝕、抗應力腐(fu)蝕性能。雙(shuang)相不銹鋼(gang)通常以固(gu)溶狀態(tai)供貨。常用的(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(dian)硬(ying)化型不銹(xiu)鋼(gang)
這(zhe)種鋼(gang)需(xu)經過系列的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)使鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)碳化物沉(chen)淀(dian)(dian)析出,從而(er)提高材料的(de)(de)(de)(de)(de)強度。這(zhe)類鋼(gang)包(bao)括馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)、半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)和(he)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)三(san)類。其中馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)在(zai)固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)后(hou),空冷(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen)(wen)即(ji)可得到(dao)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十少量鐵素體(ti)(ti)(ti)或(huo)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)十少量殘余奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)組織,然后(hou)經時(shi)效強化。而(er)半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)經固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)并冷(leng)卻(que)至(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen)(wen)后(hou),得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)不穩(wen)(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織。為了得到(dao)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織,還需(xu)經過M,點升(sheng)高到(dao)室(shi)溫(wen)(wen)以上的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理(li),然后(hou)再使之時(shi)效強化。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)不銹鋼(gang)則在(zai)室(shi)溫(wen)(wen)下呈穩(wen)(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織,只需(xu)經時(shi)效強化即(ji)可達到(dao)目的(de)(de)(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬(shu)于沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)。該鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組織特點是(shi)(shi)在(zai)固(gu)溶(rong)或(huo)退火狀態時(shi)具有奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)體(ti)(ti)(ti)積分數為5%~20%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)組織。這(zhe)種鋼(gang)有很好的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)形性(xing)能和(he)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)焊接(jie)性(xing)。

