不銹鋼是指主加元素鉻含量能使鋼處于鈍化狀態,又具有不銹特性的鋼。為此,不銹鋼w(Cr)應高于12%(不銹鋼是一類以Fe-Cr、Fe-Cr-C、Fe-Cr-Ni為合金系的高合金鋼,作為此類的鋼必須含有質量分數不低于10.5%的鉻,含有這個最低鉻含量的鋼在其表面可以形成一個惰性氧化物層,這個惰性氧化物層可以保護內層的金屬在不含腐蝕介質的空氣中不被氧化和腐蝕。某些鉻的質量分數低于11%的鋼,比如用于電站的w(Cr)=9%鉻的合金鋼有時也被劃為不銹鋼,同時也要指出某些w(Cr)=12%的鋼,甚至更高鉻含量的鋼,暴露在空氣中也會生銹。這是因為某些鉻被結合成碳化物或其他化合物而降低了母材中的鉻含量,使其低于形成連續氧化物保護層所必須的鉻含量水平,如25%Cr-4%C)。此時,鋼的表面能迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使鋼的電極電位和在氧化性介質中的耐蝕性發生突變性提高。在非氧化介質(HCl、H2SO4)中,鉻的作用并不明顯,除了鉻外,不銹鋼中還須加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等其它元素。通常所說的不銹鋼實際是不銹鋼和耐酸鋼的總稱,不銹鋼一般泛指在大氣、水等弱酸、堿、鹽等強腐蝕介質中耐蝕的鋼。兩者在化學成分上的共同特點是w(Cr)均在12%以上,但由于合金化的差異,不銹鋼并不一定耐酸,而耐酸鋼一般具有良好的不銹鋼性能。
一、不銹鋼發展史
1、 1821:法(fa)國人(ren)Berthier 進行在鋼中加鉻的試驗(yan);
2、 1897:德(de)國人Goldschmidt開(kai)發(fa)了生產低碳含鉻(ge)合金鋼(gang)的(de)技術(shu);
3、 1904~1909:在法(fa)國(guo)和(he)德國(guo)生(sheng)產(chan)了w(Cr)=13%和(he)17%的合金鋼;
4、 1913:英(ying)國人(ren)Brearly在(zai)Thomas Firth and Sons公司澆(jiao)鑄了(le)第一塊(kuai)商業鑄錠,鑄件號No.1008,成分(質量分數):0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。
5、 1916:9月5日美(mei)國w(Cr)=9%~16%,w(Cr)<0.7%的鋼發布(bu)專(zhuan)利:專(zhuan)利號(hao)1,197,256。
把鉻加到(dao)鋼(gang)(gang)(gang)中并揭示其耐(nai)腐蝕的(de)有利效應要歸功(gong)于(yu)法國(guo)人(ren)Berthier,他在(zai)1821年(nian)(nian)(nian)開(kai)(kai)發(fa)了(le)一種(zhong)w(Cr)=1.5%的(de)合(he)金(jin)并建議用于(yu)餐刀。然而(er)對這(zhe)(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)早(zao)期實(shi)驗發(fa)現(xian):隨鉻含量增(zeng)加其成型性劇烈變壞(由于(yu)早(zao)期合(he)金(jin)的(de)碳(tan)(tan)含量很(hen)高),因(yin)而(er)直到(dao)20世紀初期開(kai)(kai)發(fa)這(zhe)(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)興(xing)趣(qu)仍(reng)然不(bu)(bu)(bu)大。對于(yu)耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)的(de)興(xing)趣(qu)在(zai)1900年(nian)(nian)(nian)到(dao)1915年(nian)(nian)(nian)期間又(you)重新(xin)興(xing)起(qi),很(hen)多(duo)冶金(jin)學家為開(kai)(kai)發(fa)耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)而(er)獲得信(xin)貸。這(zhe)(zhe)各重新(xin)興(xing)起(qi)開(kai)(kai)發(fa)耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)活動的(de)催化劑(ji)是1897年(nian)(nian)(nian)Goldschmidt在(zai)德國(guo)開(kai)(kai)發(fa)了(le)生產(chan)低碳(tan)(tan)含鉻合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)技術。隨后(hou)不(bu)(bu)(bu)久Guillet(1904), Portevin(1909) 和(he)Giesen(1909)等發(fa)表(biao)了(le)描述w(Cr)=13%的(de)馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)w(Cr)=18%的(de)鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)微觀組(zu)織(zhi)和(he)性能的(de)論(lun)文。1909年(nian)(nian)(nian)Guillet還發(fa)表(biao)了(le)一篇關于(yu)鉻-鎳(nie)鋼(gang)(gang)(gang)研究的(de)論(lun)文,這(zhe)(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)奧(ao)氏(shi)體類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)前驅(qu)。
英國(guo)人Brearly被(bei)認為(wei)是不銹鋼(gang)的(de)(de)發明(ming)者,當(dang)時是為(wei)了研究由w(Cr)=5%鋼(gang)制(zhi)作的(de)(de)來(lai)復(fu)槍槍膛(tang)因內部腐(fu)蝕(shi)而失(shi)效的(de)(de)問題,通(tong)過(guo)研究在1913年(nian)8月他鑄成(cheng)了成(cheng)份(質(zhi)量分數)為(wei)12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和0.44%Mn的(de)(de)合格鑄錠。這種鋼(gang)被(bei)用(yong)來(lai)制(zhi)造了12個實驗槍管,雖然并(bing)沒有像(xiang)所(suo)期望(wang)的(de)(de)那樣(yang)改進槍管的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)問題,但其中某些材(cai)料(liao)被(bei)用(yong)來(lai)制(zhi)造餐(can)刀(dao)刀(dao)片而開始(shi)了應(ying)用(yong)不銹鋼(gang)的(de)(de)紀元。
二、不銹鋼的(de)種類、化學成分及(ji)其用(yong)途(tu)
不銹鋼按照組織類型,可分為五類,即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)重(zhong)要特性之(zhi)一(yi)是耐(nai)蝕(shi)性,然而不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)不銹(xiu)性和耐(nai)蝕(shi)性都是相(xiang)對的(de)(de),有(you)條(tiao)件的(de)(de),受(shou)到諸多因(yin)素的(de)(de)影響,包括介質種類(lei)、濃度(du)(du)、純凈(jing)度(du)(du)、流動狀態、使(shi)用環境的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)、壓力等,目前還沒有(you)對任何腐蝕(shi)環境都具(ju)有(you)耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)。因(yin)此(ci),不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)選用應根據具(ju)體的(de)(de)使(shi)用條(tiao)件加(jia)以合理選擇,才能(neng)獲得良好(hao)的(de)(de)使(shi)用效果。
奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)在各種類型不銹鋼(gang)中(zhong)應用最(zui)廣泛,品種也(ye)最(zui)多。由于奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)的鉻、鎳含量較高,因此在氧(yang)化性(xing)、中(zhong)性(xing)以(yi)及弱還(huan)原(yuan)性(xing)介質中(zhong)均具(ju)有(you)良(liang)好的耐蝕(shi)性(xing)。奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)的塑韌性(xing)優(you)良(liang),冷熱加工(gong)性(xing)能俱佳,焊接性(xing)優(you)于其它類型不銹鋼(gang),因而廣泛應用于建(jian)筑裝飾、食品工(gong)業(ye)、醫療器(qi)械、紡織印染設(she)備以(yi)及石油、化工(gong) 、原(yuan)子能等(deng)工(gong)業(ye)領域。
鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)應用(yong)比較廣(guang)泛(fan),其(qi)中Cr13和(he)Cr17型鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼主(zhu)要用(yong)于腐蝕(shi)(shi)環(huan)境不(bu)(bu)十分苛刻的(de)場合,例如室內(nei)裝(zhuang)飾、廚房設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、家電產(chan)品、家用(yong)器具等(deng)(deng)。超低碳高鉻含鉬鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼因對氯化物應力(li)腐蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)敏感,同時(shi)具有(you)良(liang)好的(de)耐點蝕(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)性能,因而廣(guang)泛(fan)用(yong)于熱(re)交(jiao)換設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、耐海水設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、有(you)機酸及制堿設(she)(she)(she)備(bei)(bei)等(deng)(deng)。
馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼應(ying)用較(jiao)為普遍的是(shi)Cr13型馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼。為獲得(de)或改善某些(xie)(xie)性(xing)能(neng),添加鎳(nie)、鉬等(deng)合(he)金(jin)元素(su),形(xing)成一些(xie)(xie)新的馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼。馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼主(zhu)要用于硬度、強度要求較(jiao)高,耐腐蝕要求不(bu)太高的場合(he),如量具(ju)、刀(dao)具(ju)、餐(can)具(ju)、彈簧、軸(zhou)承、氣(qi)輪機(ji)葉片、水(shui)輪機(ji)轉(zhuan)輪、泵、閥等(deng)。
雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)是金相(xiang)組織由奧(ao)氏體和鐵素(su)(su)體兩相(xiang)組成的不銹(xiu)鋼(gang),而且各相(xiang)占(zhan)有較大的比例。雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)具有奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)和鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)的一些特點,韌性良好(hao) 、強度較高,耐氯(lv)化(hua)物應力(li)腐蝕。適于制作海(hai)水處理設(she)備、冷凝器(qi),熱交換器(qi)等,在石油、化(hua)工(gong)領域(yu)應用廣泛。
沉(chen)淀硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中單獨或復(fu)合添加硬化(hua)元(yuan)素,通(tong)過(guo)適當熱處(chu)理獲(huo)得高強(qiang)度、高韌性(xing)并具有良好(hao)腐蝕性(xing)的一類不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通(tong)常作為耐(nai)磨(mo)、耐(nai)蝕、高強(qiang)度結構件,如軸、齒輪、葉片(pian)等轉動部件和螺栓(shuan)、銷子、墊圈、彈簧(huang)、閥、泵等零部件以及(ji)高強(qiang)度壓(ya)力容器、化(hua)工處(chu)理設備等。
三、不銹鋼的組(zu)織(zhi)特點
因化學元(yuan)(yuan)(yuan)素含(han)量(liang)的上下限和(he)(he)熱處理狀(zhuang)態(tai)的差(cha)異,從各元(yuan)(yuan)(yuan)素對不銹(xiu)鋼組(zu)織的影響(xiang)和(he)(he)作(zuo)用程度(du)來看,基本上有兩類(lei)元(yuan)(yuan)(yuan)素。一類(lei)是形(xing)成或(huo)穩定奧氏(shi)體(ti)的元(yuan)(yuan)(yuan)素:碳(tan)、鎳、錳(meng)、氮和(he)(he)銅等(deng),其中(zhong)碳(tan)和(he)(he)氮作(zuo)用程度(du)最(zui)大。另(ling)一類(lei)是縮小(xiao)甚至封閉(bi)γ相(xiang)區即形(xing)成鐵素體(ti)的元(yuan)(yuan)(yuan)素:鉻、硅、鉬、鈦、鈮、鉭(tan)、釩(fan)、鎢和(he)(he)鋁等(deng),其中(zhong)鈮的作(zuo)用程度(du)最(zui)小(xiao)。
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)組(zu)織(zhi)有以下幾種組(zu)織(zhi)類型:
1. 奧氏體不銹鋼(gang)
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有(you)Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等系列(lie)。為(wei)改善某(mou)些(xie)(xie)性能,滿足特殊用途要求,在(zai)一些(xie)(xie)鋼(gang)中(zhong)單(dan)獨或復合添加(jia)了氮、鈮、銅、硅等合金元素(su)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)通常在(zai)室溫下為(wei)純奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi),也有(you)一些(xie)(xie)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)室溫下的(de)組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)加(jia)少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti),這種少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)助(zhu)于防止熱裂紋的(de)產生(sheng)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不能用熱處(chu)理方(fang)法(fa)強化(hua),但由(you)于這類鋼(gang)具有(you)明顯(xian)的(de)冷加(jia)工硬化(hua)性,可通過冷變形方(fang)法(fa)提(ti)高強度。經冷變形產生(sheng)的(de)加(jia)工硬化(hua),可采用固(gu)溶處(chu)理使之軟化(hua)。
2. 鐵素體不銹鋼
今年(nian)來鐵(tie)素體不銹鋼(gang)(gang)(gang)逐漸向低碳高(gao)純度發展,使鐵(tie)素體不銹鋼(gang)(gang)(gang)的脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)傾向和焊接(jie)性(xing)得到明顯改(gai)善。該類鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)固(gu)溶狀態(tai)下為鐵(tie)素體組(zu)織(zhi)。當(dang)鋼(gang)(gang)(gang)中w(Cr)超過16%時,仍存(cun)在(zai)加熱(re)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)傾向。在(zai)400~600℃溫(wen)(wen)度區(qu)間(jian)停留易(yi)出現475℃脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua),在(zai)650~850℃溫(wen)(wen)度區(qu)間(jian)易(yi)引(yin)起(qi)(qi)σ相(xiang)(xiang)析出而導致的脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua),加熱(re)至(zhi)900℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)易(yi)造(zao)成(cheng)晶(jing)粒(li)粗化(hua)(hua)(hua),使韌性(xing)降低。這類鋼(gang)(gang)(gang)還有脆(cui)(cui)(cui)性(xing)轉變(bian)特性(xing),其脆(cui)(cui)(cui)性(xing)轉變(bian)溫(wen)(wen)度與鋼(gang)(gang)(gang)中碳、氮含量,熱(re)處(chu)理(li)時的冷卻速度以(yi)(yi)及截面尺寸有關,碳、氮含量越(yue)低,截面尺寸越(yue)小,脆(cui)(cui)(cui)性(xing)轉變(bian)溫(wen)(wen)度越(yue)低。475℃脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)和σ相(xiang)(xiang)析出引(yin)起(qi)(qi)的脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua),可(ke)通過熱(re)處(chu)理(li)方法予(yu)以(yi)(yi)消(xiao)除(chu)(chu)。采用516℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)短時加熱(re)后(hou)空冷,可(ke)消(xiao)除(chu)(chu)475℃脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua),加熱(re)到900℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)急冷可(ke)消(xiao)除(chu)(chu)σ相(xiang)(xiang)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)。
3. 馬(ma)氏體不(bu)銹(xiu)鋼
馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼w(Cr)范圍在12%~18%,w(C)范圍在0.1%~1.0%,也有(you)一些含(han)碳(tan)量(liang)(liang)更低(di)(di)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼,如(ru)0Cr13Ni5Mo等(deng)。馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼加(jia)(jia)熱時可形成(cheng)奧氏(shi)體,一般在油(you)或空氣(qi)中(zhong)冷卻即可得到馬(ma)氏(shi)體組織,含(han)碳(tan)量(liang)(liang)較低(di)(di)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼淬火(huo)狀態的(de)(de)組織為板條(tiao)馬(ma)氏(shi)體加(jia)(jia)少量(liang)(liang)鐵素(su)體,如(ru)1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等(deng)。當w(C)超過0.3%時,正常淬火(huo)溫度加(jia)(jia)熱時碳(tan)化物(wu)不能完(wan)全(quan)固溶,淬火(huo)后的(de)(de)組織為馬(ma)氏(shi)體加(jia)(jia)碳(tan)化物(wu)。
馬氏體(ti)不(bu)銹鋼可以達到很寬(kuan)的強(qiang)度范圍,屈服(fu)強(qiang)度可以從退火(huo)(huo)狀態下(xia)(xia)的275MPa到淬火(huo)(huo)+回(hui)火(huo)(huo)狀態下(xia)(xia)的1900MPa。對于大多數的工程應用(yong),淬火(huo)(huo)后(hou)的鋼一般(ban)要(yao)進行回(hui)火(huo)(huo),以得到所需(xu)的韌(ren)性和塑性。
4. 鐵素體-奧氏(shi)體雙相(xiang)不銹鋼
鐵(tie)素體(ti)(ti)-奧(ao)氏體(ti)(ti)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)室(shi)溫下(xia)的(de)(de)組織為鐵(tie)素體(ti)(ti)加(jia)奧(ao)氏體(ti)(ti),通常鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)體(ti)(ti)積分數不(bu)(bu)低(di)于(yu)50%。雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相比(bi),具(ju)(ju)有(you)(you)較低(di)的(de)(de)熱(re)裂傾(qing)向,而(er)與鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相比(bi),則具(ju)(ju)有(you)(you)較低(di)的(de)(de)加(jia)熱(re)脆(cui)化傾(qing)向,其焊接熱(re)影響區(qu)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)粗化程度也(ye)較低(di)。但這類鋼(gang)(gang)仍然(ran)存在鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)各種加(jia)熱(re)脆(cui)性(xing)傾(qing)向。
5. 沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼
沉淀(dian)(dian)硬化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)包括(kuo)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)(dian)硬化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、半奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)(dian)硬化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)(dian)硬化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。由于這類鋼(gang)(gang)中含有較多硬化元素,比普通奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)焊接(jie)性差。
四、不銹鋼的(de)物理(li)性(xing)能和力(li)學性(xing)能
1. 不銹鋼物(wu)理(li)性(xing)能
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)比電阻可達碳(tan)(tan)鋼(gang)的(de)(de)(de)5倍,線膨(peng)(peng)脹(zhang)系數比碳(tan)(tan)鋼(gang)的(de)(de)(de)約大(da)50%,而馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)線膨(peng)(peng)脹(zhang)系數大(da)體(ti)(ti)上和(he)碳(tan)(tan)鋼(gang)的(de)(de)(de)相等。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)熱導率為碳(tan)(tan)鋼(gang)的(de)(de)(de)1/2左右(you)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)通常(chang)是非(fei)磁性(xing)的(de)(de)(de)。鉻當量(liang)和(he)鎳(nie)當量(liang)較低的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在冷(leng)加(jia)工變形較大(da)的(de)(de)(de)情況下(xia),會(hui)產生形變誘導馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti),從而產生磁性(xing)。用熱處理方(fang)法可消除(chu)這種馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)和(he)磁性(xing)。
2. 不銹鋼的力學性能
馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在退火(huo)狀(zhuang)態下,硬(ying)(ying)度(du)最低(di),可淬(cui)火(huo)硬(ying)(ying)化(hua)(hua),正常使用時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)回火(huo)狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)又(you)稍有(you)下降。鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)特點是常溫(wen)(wen)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)(xing)低(di)。當(dang)高溫(wen)(wen)長時(shi)間加熱時(shi),力學性(xing)(xing)(xing)能將進一步(bu)惡(e)化(hua)(hua),可能導(dao)致475℃脆化(hua)(hua)、σ脆性(xing)(xing)(xing)或晶粒粗大等(deng)。奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)常溫(wen)(wen)具(ju)有(you)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)屈強比(40%~50%),伸長率、斷(duan)面收縮(suo)率和沖(chong)擊吸收功均(jun)很(hen)(hen)高并具(ju)有(you)高的(de)(de)(de)(de)(de)冷加工(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)。某些奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)經高溫(wen)(wen)加熱后,會(hui)產生σ相(xiang)和晶界析出碳化(hua)(hua)鉻引起的(de)(de)(de)(de)(de)脆化(hua)(hua)現象。在低(di)溫(wen)(wen)下,鐵素體(ti)和馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)夏比沖(chong)擊吸收功均(jun)很(hen)(hen)低(di),而奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)則有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)。對含有(you)百分之幾鐵素體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),則應注意(yi)低(di)溫(wen)(wen)下塑性(xing)(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)(xing)降低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題。
五、不銹鋼(gang)的耐腐蝕性能(neng)
金屬受介質的化(hua)學及(ji)電(dian)化(hua)學作(zuo)用而破(po)壞(huai)的現(xian)象稱為腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),不銹鋼的主要腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式(shi)有均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi))和(he)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)包括晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等。據(ju)統計,在(zai)不銹鋼腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞(huai)事故(gu)中,由(you)均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)引起的僅占約10%,而由(you)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)引起的則高達90%以上,由(you)此可(ke)見,局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)相當嚴(yan)重的。
1. 均勻腐(fu)蝕(shi)
均勻腐蝕是指接觸的(de)(de)金屬(shu)表面(mian)全部(bu)產生腐蝕的(de)(de)現象。檢查方法(fa)多半使用失重(zhong)法(fa)。
2. 局部腐蝕
①. 晶間腐蝕
在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質作(zuo)用下(xia),起源于(yu)金(jin)屬(shu)表面(mian)沿晶界深(shen)入(ru)金(jin)屬(shu)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)稱為晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。它是(shi)一種局部(bu)性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)導(dao)致晶粒間(jian)(jian)的(de)(de)(de)結合力喪失(shi),材(cai)料強度幾乎(hu)消失(shi),是(shi)一種很值得重視的(de)(de)(de)危險的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)現象。導(dao)致奧氏體不銹鋼晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)原因(yin)很多,概括有以下(xia)幾種:
a.碳化鉻析(xi)出引起的晶(jing)間腐蝕
b.σ相析出引起的(de)晶間腐(fu)蝕
c.晶界吸附引起的晶間腐蝕(shi)
d.穩定元素(su)高溫(wen)溶解引起的晶間腐蝕
②. 點蝕(shi)及縫隙腐蝕(shi)
點蝕(shi)及縫隙腐蝕(shi)的共同(tong)機(ji)理是腐蝕(shi)區間產(chan)生“閉塞電池腐蝕(shi)”作用所致,但各自的具體(ti)原因(yin)不相同(tong)。
點蝕是(shi)指在金屬材料表面產生的(de)(de)尺寸(cun)約小于1.0mm的(de)(de)穿孔性或蝕坑性的(de)(de)宏觀腐蝕。點蝕的(de)(de)形(xing)成(cheng)主要是(shi)由于材料表面鈍化(hua)膜的(de)(de)局部破壞所引起(qi)的(de)(de)。
縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)金(jin)屬構件(jian)縫隙(xi)處發生的斑點(dian)狀或潰瘍形(xing)(xing)(xing)宏(hong)觀蝕(shi)(shi)(shi)坑。它(ta)是(shi)(shi)以腐蝕(shi)(shi)(shi)部位(wei)的特征命名的。和點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)(xing)(xing)成機理有(you)差(cha)異之(zhi)點(dian)在于縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)主要(yao)是(shi)(shi)由(you)介(jie)質的電化學不均勻性引(yin)起的。因此,改(gai)善(shan)運行條件(jian)、改(gai)變介(jie)質成分和結(jie)構形(xing)(xing)(xing)式是(shi)(shi)防(fang)止縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)的重要(yao)措施。
③. 應(ying)力(li)腐蝕斷(duan)裂(SCC)
應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指在靜拉伸(shen)應力與電化學介質共(gong)(gong)同(tong)作(zuo)用下,因(yin)陽(yang)極溶(rong)解過程引起的(de)斷裂。在應力與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質共(gong)(gong)同(tong)作(zuo)用下有三種不(bu)同(tong)類型的(de)局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)——應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、氫脆和腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)疲勞。