目前各國不銹(xiu)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(shi)體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵(tie)素體(ti)型不銹(xiu)鋼馬氏(shi)體型不銹鋼沉淀硬化(hua)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。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)鋼(gang)的分類方法通常以(yi)金(jin)相(xiang)組織(zhi)進行分類。按(an)金(jin)相(xiang)組織(zhi)分類為:奧氏體(ti)(ti)(A)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、鐵(tie)素體(ti)(ti)(F)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、馬氏體(ti)(ti)(M)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、奧氏體(ti)(ti)-鐵(tie)素體(ti)(ti)(A-F)型(xing)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)和沉淀硬(ying)化(PH)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)。這幾(ji)類不銹(xiu)鋼(gang)之間(jian)的成分如(ru)圖1-1所示(shi)。


一、奧(ao)氏體(ti)型不銹鋼


  奧(ao)氏(shi)體(ti)型不銹鋼在室溫下(xia)內部顯微(wei)組(zu)(zu)織為純奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)(zu)織或奧(ao)氏(shi)體(ti)十少量鐵(tie)素(su)體(ti)組(zu)(zu)織。形(xing)成少量鐵(tie)素(su)體(ti)的目的主要是(shi)防止熱裂紋的產生,也有利于防止焊縫的晶間腐蝕。


  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)不銹鋼


  室溫下它的(de)(de)(de)內部(bu)顯微組織為(wei)鐵素體。合(he)金元素以(yi)鉻為(wei)主(鉻的(de)(de)(de)質量分(fen)數為(wei)11.5%~32.0%),不含(han)鎳,某些鋼中添加有Mo、Ti、Al、Si等(deng)成分(fen)。一般以(yi)退火狀態供(gong)貨。隨著(zhu)鉻含(han)量的(de)(de)(de)提(ti)高(gao),其耐酸(suan)性(xing)(xing)能也提(ti)高(gao),加入鉬(mu)(Mo)后(hou),則(ze)可提(ti)高(gao)耐酸(suan)腐蝕性(xing)(xing)和(he)抗應力腐蝕的(de)(de)(de)能力。這類不銹(xiu)鋼列入國(guo)家標準的(de)(de)(de)牌號有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等(deng)。該類鋼用于制造(zao)硝酸(suan)化工設(she)備的(de)(de)(de)吸收塔、熱交換器、儲槽(cao)和(he)運輸硝酸(suan)用的(de)(de)(de)槽(cao)罐以(yi)及制造(zao)不承受沖擊載荷的(de)(de)(de)其他零部(bu)件和(he)設(she)備。


  按照碳和(he)(he)氮(dan)(C+N)的總含(han)量,高(gao)鉻鐵素體不銹鋼分為普通(tong)純度和(he)(he)超高(gao)純度兩個(ge)系列。


  普(pu)通純(chun)度高鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang),其碳的(de)質(zhi)量分(fen)數為0.1%左右并含少量氮,如(ru)10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它(ta)與常用的(de)奧氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)相比,缺(que)點是材(cai)質(zhi)較(jiao)脆(cui),焊接工(gong)藝(yi)性較(jiao)差。這是因(yin)為:鐵素(su)體晶粒(li)長(chang)大后,只有通過壓力加工(gong)才能細化;在高溫下(xia)(例如(ru)600~820℃)停留時間(jian)長(chang)時,wcr≥17%的(de)鋼(gang)會(hui)生成脆(cui)性的(de)。相(CrmFen);在400~526℃溫度區間(jian)停留較(jiao)長(chang)時間(jian)會(hui)出現(xian)室溫下(xia)的(de)脆(cui)性,即(ji)475℃脆(cui)性。因(yin)這類鋼(gang)脆(cui)性較(jiao)大,所以限制了它(ta)的(de)應用。


  超(chao)低碳(tan)和超(chao)低氮含量(C+N總的質量分(fen)數≤0.025%~0.035%)的超(chao)高純度(du)高鉻鐵素體(ti)不銹鋼,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它(ta)們無論在韌性(xing)、耐蝕性(xing)還是(shi)焊接(jie)性(xing)等方面均優于普通純度(du)鐵素體(ti)不銹鋼。



三(san)、馬氏體型不(bu)銹鋼


  室溫下它的(de)顯微組織為馬氏(shi)體。這類鋼(gang)中鉻的(de)質量分(fen)數為11.5%~18.0%,碳(tan)的(de)質量分(fen)數最高可達(da)0.6%。碳(tan)含量增高,提高了鋼(gang)的(de)強度和硬度。在(zai)這類鋼(gang)中加入少量鎳可促(cu)使生成(cheng)馬氏(shi)體,同時又能提高其耐(nai)蝕性。


  這類(lei)(lei)鋼(gang)具(ju)有一定的(de)(de)耐腐蝕性(xing)(xing)和(he)較(jiao)好的(de)(de)熱穩定性(xing)(xing)以及熱強性(xing)(xing),可以作為(wei)溫度在700℃以下(xia)長期工作的(de)(de)耐熱鋼(gang)使用。它被廣泛用于制(zhi)造韌性(xing)(xing)要求較(jiao)高的(de)(de)零(ling)件(jian),如汽輪機的(de)(de)葉片、內燃機排氣(qi)閥和(he)醫療器械。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)(de)焊接性(xing)(xing)較(jiao)差。常用的(de)(de)馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)型不銹(xiu)鋼


  室(shi)溫(wen)下其(qi)顯(xian)微組織為奧(ao)氏體(ti)加(jia)鐵素(su)(su)體(ti)。通常(chang)鐵素(su)(su)體(ti)的(de)體(ti)積(ji)分數約占50%。這(zhe)類鋼(gang)是在18-8型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)基礎上,添加(jia)更多的(de)Cr、Mo、Si等(deng)擴大鐵素(su)(su)體(ti)元素(su)(su)或降低含(han)碳量而(er)得到的(de)鋼(gang)種。與含(han)相同碳量的(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相比,具(ju)有較小的(de)晶間(jian)腐蝕傾向和較高的(de)力學性能,且(qie)韌性比鐵素(su)(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)好。


  該類鋼具有抗(kang)點腐蝕(shi)(shi)、抗(kang)應(ying)力腐蝕(shi)(shi)性能。雙(shuang)相不銹鋼通常以固溶狀態供貨。常用的牌號有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(ying)化(hua)型不銹鋼


  這種鋼(gang)(gang)需經(jing)過系列的(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li)使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)碳化(hua)(hua)(hua)物沉淀(dian)析出,從(cong)而提(ti)高材料的(de)(de)強度。這類(lei)鋼(gang)(gang)包括馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)、半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)和奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)三類(lei)。其中馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)在(zai)固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)后,空(kong)冷至室(shi)(shi)溫(wen)(wen)即可(ke)得(de)到馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)十少量鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)或馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)十少量殘余奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi),然后經(jing)時效強化(hua)(hua)(hua)。而半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)經(jing)固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)并冷卻至室(shi)(shi)溫(wen)(wen)后,得(de)到的(de)(de)是不穩定(ding)的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。為(wei)了得(de)到馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),還(huan)需經(jing)過M,點升高到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)以上的(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li),然后再使(shi)(shi)之時效強化(hua)(hua)(hua)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)則(ze)在(zai)室(shi)(shi)溫(wen)(wen)下呈穩定(ding)的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),只需經(jing)時效強化(hua)(hua)(hua)即可(ke)達到目的(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬(shu)于沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)半(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。該鋼(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)特點是在(zai)固(gu)溶(rong)或退火狀(zhuang)態(tai)時具有(you)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)和體(ti)積分數為(wei)5%~20%的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。這種鋼(gang)(gang)有(you)很(hen)好的(de)(de)成形性(xing)(xing)能(neng)和良(liang)好的(de)(de)焊接(jie)性(xing)(xing)。





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