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(yi)、不銹鋼(gang)發展史
1、 1821:法國人Berthier 進行(xing)在鋼中加鉻的試驗;
2、 1897:德國人Goldschmidt開發了生產(chan)低碳含鉻(ge)合金(jin)鋼的(de)技術;
3、 1904~1909:在(zai)法(fa)國和(he)德國生產了w(Cr)=13%和(he)17%的合(he)金鋼;
4、 1913:英國人Brearly在(zai)Thomas Firth and Sons公司澆鑄(zhu)了第一塊商業鑄(zhu)錠(ding),鑄(zhu)件號No.1008,成分(質量(liang)分數):0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。
5、 1916:9月5日美國w(Cr)=9%~16%,w(Cr)<0.7%的鋼發布專(zhuan)利:專(zhuan)利號1,197,256。
把(ba)鉻(ge)(ge)加到鋼(gang)(gang)(gang)中并揭(jie)示(shi)其(qi)耐腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)利效(xiao)應(ying)要歸(gui)功(gong)于法國(guo)人Berthier,他在(zai)1821年(nian)(nian)(nian)開發(fa)了(le)(le)一種w(Cr)=1.5%的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金并建議用于餐刀。然而對這種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)早期(qi)實驗發(fa)現:隨(sui)鉻(ge)(ge)含量增加其(qi)成型(xing)性劇烈變壞(由(you)于早期(qi)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)碳含量很高),因而直到20世紀初期(qi)開發(fa)這種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)興(xing)(xing)趣(qu)(qu)仍然不(bu)(bu)大。對于耐蝕鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)興(xing)(xing)趣(qu)(qu)在(zai)1900年(nian)(nian)(nian)到1915年(nian)(nian)(nian)期(qi)間又重新興(xing)(xing)起,很多冶金學家(jia)為開發(fa)耐蝕鋼(gang)(gang)(gang)而獲(huo)得信貸(dai)。這各重新興(xing)(xing)起開發(fa)耐蝕鋼(gang)(gang)(gang)活動的(de)(de)(de)(de)(de)催化劑是1897年(nian)(nian)(nian)Goldschmidt在(zai)德國(guo)開發(fa)了(le)(le)生產低碳含鉻(ge)(ge)合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)。隨(sui)后不(bu)(bu)久Guillet(1904), Portevin(1909) 和(he)Giesen(1909)等發(fa)表了(le)(le)描述w(Cr)=13%的(de)(de)(de)(de)(de)馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)w(Cr)=18%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀組織和(he)性能的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文。1909年(nian)(nian)(nian)Guillet還發(fa)表了(le)(le)一篇關(guan)于鉻(ge)(ge)-鎳(nie)鋼(gang)(gang)(gang)研究的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文,這種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)類不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)驅。
英國(guo)人Brearly被(bei)認為(wei)是不(bu)銹鋼的(de)發(fa)明(ming)者,當時(shi)是為(wei)了(le)研究由(you)w(Cr)=5%鋼制作的(de)來復槍槍膛因內部腐蝕而(er)(er)失效的(de)問(wen)題(ti),通過研究在1913年8月他鑄成(cheng)了(le)成(cheng)份(質量分數)為(wei)12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和0.44%Mn的(de)合格(ge)鑄錠。這(zhe)種鋼被(bei)用(yong)來制造(zao)了(le)12個實驗槍管(guan),雖(sui)然并沒有(you)像所期望(wang)的(de)那樣改進(jin)槍管(guan)的(de)腐蝕問(wen)題(ti),但其中某些材料被(bei)用(yong)來制造(zao)餐刀刀片而(er)(er)開始了(le)應用(yong)不(bu)銹鋼的(de)紀(ji)元(yuan)。
二、不銹鋼(gang)的(de)種類、化學成分及其(qi)用途
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(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)特性之一(yi)是(shi)耐蝕性,然而不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)性和耐蝕性都是(shi)相(xiang)對(dui)的(de)(de)(de)(de),有條件的(de)(de)(de)(de),受(shou)到(dao)諸多因素的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),包括介(jie)質種類、濃度、純凈度、流動狀態(tai)、使用(yong)環境的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度、壓力等,目前還沒有對(dui)任何腐蝕環境都具有耐蝕性的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。因此,不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)選用(yong)應根據具體(ti)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)條件加以合(he)理選擇,才能獲得良好的(de)(de)(de)(de)使用(yong)效果(guo)。
奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)各種類型不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)應(ying)用最廣泛,品種也最多。由于奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的鉻、鎳含量較高,因此在(zai)氧化(hua)性(xing)、中(zhong)性(xing)以(yi)及(ji)弱(ruo)還原性(xing)介質中(zhong)均(jun)具有良(liang)(liang)好(hao)的耐蝕性(xing)。奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的塑韌性(xing)優良(liang)(liang),冷熱加工(gong)(gong)性(xing)能(neng)俱佳,焊接性(xing)優于其它類型不銹(xiu)鋼(gang),因而廣泛應(ying)用于建筑裝飾、食品工(gong)(gong)業、醫療(liao)器(qi)械、紡織印(yin)染設備(bei)以(yi)及(ji)石油(you)、化(hua)工(gong)(gong) 、原子能(neng)等(deng)工(gong)(gong)業領(ling)域(yu)。
鐵素體(ti)不銹鋼的應用(yong)(yong)比較廣泛,其中Cr13和Cr17型鐵素體(ti)不銹鋼主要用(yong)(yong)于腐(fu)蝕環境(jing)不十分(fen)苛刻的場合,例如室(shi)內(nei)裝飾、廚房(fang)設(she)(she)備(bei)(bei)、家電產品(pin)、家用(yong)(yong)器(qi)具等。超低碳高鉻含(han)鉬鐵素體(ti)不銹鋼因(yin)對(dui)氯(lv)化物應力腐(fu)蝕不敏感,同(tong)時具有良好的耐點蝕、縫(feng)隙腐(fu)蝕性能,因(yin)而廣泛用(yong)(yong)于熱交換(huan)設(she)(she)備(bei)(bei)、耐海水設(she)(she)備(bei)(bei)、有機酸及制(zhi)堿設(she)(she)備(bei)(bei)等。
馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)應用較(jiao)為(wei)(wei)普遍的(de)是Cr13型馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。為(wei)(wei)獲得(de)或改善某些性能,添加鎳、鉬等(deng)合(he)金元素,形成一些新的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)主要(yao)用于硬度、強(qiang)度要(yao)求(qiu)較(jiao)高,耐(nai)腐蝕要(yao)求(qiu)不(bu)(bu)太高的(de)場(chang)合(he),如量具、刀具、餐具、彈簧、軸承(cheng)、氣輪(lun)機葉片、水輪(lun)機轉輪(lun)、泵、閥等(deng)。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是金相組(zu)織由(you)奧氏體和(he)鐵素(su)體兩相組(zu)成的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),而且各相占有(you)較大的比例。雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的一些特點,韌性良好(hao) 、強度(du)較高,耐氯化(hua)物應力腐蝕。適于(yu)制作海水處理設備、冷凝器,熱(re)交換器等(deng),在石油、化(hua)工領域應用廣泛。
沉淀(dian)硬化不銹鋼是在不銹鋼中單獨或復(fu)合添加硬化元素(su),通(tong)過適(shi)當熱處理(li)獲(huo)得高強(qiang)度、高韌性并具(ju)有(you)良(liang)好腐蝕(shi)性的一類不銹鋼。通(tong)常作為耐(nai)磨、耐(nai)蝕(shi)、高強(qiang)度結構(gou)件(jian),如軸、齒輪、葉片(pian)等(deng)轉動部件(jian)和螺栓、銷子(zi)、墊圈、彈(dan)簧、閥(fa)、泵(beng)等(deng)零(ling)部件(jian)以及(ji)高強(qiang)度壓力容(rong)器、化工處理(li)設備等(deng)。
三(san)、不銹鋼的組(zu)織特點
因化學元(yuan)(yuan)素(su)含量的上下限和(he)熱(re)處(chu)理狀態的差異,從各元(yuan)(yuan)素(su)對不(bu)銹鋼組(zu)織的影響和(he)作(zuo)用程(cheng)度來看,基本上有兩類元(yuan)(yuan)素(su)。一類是(shi)形成或(huo)穩定(ding)奧氏(shi)體的元(yuan)(yuan)素(su):碳、鎳、錳、氮和(he)銅等(deng),其(qi)中(zhong)碳和(he)氮作(zuo)用程(cheng)度最大(da)。另(ling)一類是(shi)縮小(xiao)甚至封閉γ相區即形成鐵(tie)素(su)體的元(yuan)(yuan)素(su):鉻、硅、鉬、鈦、鈮(ni)、鉭、釩、鎢(wu)和(he)鋁(lv)等(deng),其(qi)中(zhong)鈮(ni)的作(zuo)用程(cheng)度最小(xiao)。
不銹(xiu)鋼(gang)的組織有以下幾(ji)種組織類型(xing):
1. 奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼有(you)Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等系列。為(wei)改善某(mou)些(xie)性能,滿足特(te)殊用途要求,在一些(xie)鋼中(zhong)單獨(du)或復合添加(jia)了氮、鈮、銅、硅等合金元素(su)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼通(tong)常(chang)在室溫(wen)下為(wei)純奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi),也有(you)一些(xie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼室溫(wen)下的組織(zhi)為(wei)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)加(jia)少量鐵素(su)體(ti)(ti),這(zhe)種少量鐵素(su)體(ti)(ti)有(you)助于防止(zhi)熱裂紋的產生。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼不能用熱處理方法強(qiang)化(hua)(hua),但由于這(zhe)類鋼具有(you)明(ming)顯的冷加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)性,可通(tong)過(guo)冷變形(xing)方法提高強(qiang)度。經(jing)冷變形(xing)產生的加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua),可采用固溶處理使之軟(ruan)化(hua)(hua)。
2. 鐵素體不(bu)銹鋼
今年來鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)逐(zhu)漸向低(di)碳(tan)高純度(du)(du)發展,使鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的脆(cui)(cui)化傾(qing)向和焊接性得到(dao)明顯改善。該類鋼(gang)在固溶狀態下為鐵素體(ti)組織。當鋼(gang)中(zhong)w(Cr)超過16%時(shi),仍存在加(jia)熱(re)脆(cui)(cui)化傾(qing)向。在400~600℃溫(wen)(wen)度(du)(du)區間停留易出現475℃脆(cui)(cui)化,在650~850℃溫(wen)(wen)度(du)(du)區間易引起(qi)σ相析(xi)(xi)出而(er)導致(zhi)的脆(cui)(cui)化,加(jia)熱(re)至900℃以(yi)上易造成晶粒粗化,使韌性降低(di)。這類鋼(gang)還(huan)有脆(cui)(cui)性轉(zhuan)變特性,其脆(cui)(cui)性轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)(du)與鋼(gang)中(zhong)碳(tan)、氮含(han)量,熱(re)處(chu)理時(shi)的冷(leng)卻(que)速度(du)(du)以(yi)及(ji)截面尺寸有關,碳(tan)、氮含(han)量越低(di),截面尺寸越小,脆(cui)(cui)性轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)(du)越低(di)。475℃脆(cui)(cui)化和σ相析(xi)(xi)出引起(qi)的脆(cui)(cui)化,可(ke)通過熱(re)處(chu)理方法予(yu)以(yi)消除(chu)(chu)。采用516℃以(yi)上短時(shi)加(jia)熱(re)后空冷(leng),可(ke)消除(chu)(chu)475℃脆(cui)(cui)化,加(jia)熱(re)到(dao)900℃以(yi)上急冷(leng)可(ke)消除(chu)(chu)σ相脆(cui)(cui)化。
3. 馬氏體不(bu)銹鋼
馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼w(Cr)范圍(wei)在(zai)12%~18%,w(C)范圍(wei)在(zai)0.1%~1.0%,也有一些含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)更低的(de)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼,如(ru)0Cr13Ni5Mo等(deng)。馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼加(jia)(jia)熱時可(ke)形成奧氏(shi)(shi)體(ti),一般(ban)在(zai)油(you)或空氣中冷(leng)卻即可(ke)得到(dao)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi),含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)較低的(de)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼淬(cui)火(huo)狀態的(de)組(zu)織(zhi)為(wei)板條馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)加(jia)(jia)少量(liang)(liang)鐵素體(ti),如(ru)1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等(deng)。當w(C)超過0.3%時,正常淬(cui)火(huo)溫(wen)度加(jia)(jia)熱時碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)不能(neng)完全固(gu)溶,淬(cui)火(huo)后的(de)組(zu)織(zhi)為(wei)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)加(jia)(jia)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)。
馬(ma)氏(shi)體不銹鋼可以達(da)到很(hen)寬的強(qiang)度范(fan)圍(wei),屈服強(qiang)度可以從退火狀態下的275MPa到淬火+回(hui)(hui)火狀態下的1900MPa。對于大多(duo)數(shu)的工程應用,淬火后的鋼一般要進行回(hui)(hui)火,以得到所需的韌性(xing)和塑性(xing)。
4. 鐵素體-奧氏體雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼
鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)-奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)室溫下的(de)(de)組(zu)織為鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)加奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti),通常鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積分數不(bu)低(di)(di)于50%。雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相比(bi),具有較低(di)(di)的(de)(de)熱(re)裂傾(qing)(qing)向(xiang)(xiang)(xiang),而與(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相比(bi),則具有較低(di)(di)的(de)(de)加熱(re)脆化傾(qing)(qing)向(xiang)(xiang)(xiang),其(qi)焊接熱(re)影響區鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)粗化程度(du)也較低(di)(di)。但這類(lei)鋼(gang)仍(reng)然(ran)存在鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)各種加熱(re)脆性傾(qing)(qing)向(xiang)(xiang)(xiang)。
5. 沉(chen)淀硬(ying)化不銹鋼
沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)包(bao)括馬氏體(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)、半(ban)奧(ao)氏體(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和奧(ao)氏體(ti)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。由于這(zhe)類鋼(gang)中(zhong)含有(you)較(jiao)多(duo)硬化元(yuan)素,比普(pu)通奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的焊(han)接性差(cha)。
四、不銹(xiu)鋼的物理性(xing)能和(he)力(li)學性(xing)能
1. 不銹鋼物理性能
奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)比(bi)電阻可達(da)碳鋼(gang)(gang)的(de)5倍,線(xian)膨(peng)脹系數(shu)比(bi)碳鋼(gang)(gang)的(de)約大(da)50%,而馬氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)和鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)線(xian)膨(peng)脹系數(shu)大(da)體上和碳鋼(gang)(gang)的(de)相(xiang)等。奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)熱導率為碳鋼(gang)(gang)的(de)1/2左右。奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)通常是非磁性的(de)。鉻(ge)當(dang)(dang)量(liang)和鎳(nie)當(dang)(dang)量(liang)較(jiao)(jiao)低(di)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)在冷(leng)加工(gong)變(bian)(bian)形(xing)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)情況下(xia),會(hui)產生形(xing)變(bian)(bian)誘導馬氏(shi)(shi)體,從(cong)而產生磁性。用(yong)熱處理方法(fa)可消除(chu)這種馬氏(shi)(shi)體和磁性。
2. 不銹(xiu)鋼的力學性能
馬氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在退火(huo)狀(zhuang)態下(xia)(xia),硬(ying)(ying)度最低(di),可淬火(huo)硬(ying)(ying)化(hua)(hua),正常(chang)使用(yong)時(shi)的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)狀(zhuang)態的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度又稍(shao)有(you)下(xia)(xia)降。鐵素(su)體鋼(gang)的(de)(de)(de)特點(dian)是常(chang)溫(wen)(wen)沖(chong)擊韌性(xing)(xing)低(di)。當高(gao)溫(wen)(wen)長時(shi)間加(jia)熱時(shi),力學性(xing)(xing)能將進(jin)一步(bu)惡化(hua)(hua),可能導致475℃脆(cui)化(hua)(hua)、σ脆(cui)性(xing)(xing)或晶粒粗大等。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)常(chang)溫(wen)(wen)具有(you)低(di)的(de)(de)(de)屈強比(bi)(40%~50%),伸長率、斷面(mian)收(shou)縮率和沖(chong)擊吸收(shou)功均很(hen)高(gao)并具有(you)高(gao)的(de)(de)(de)冷加(jia)工硬(ying)(ying)化(hua)(hua)性(xing)(xing)。某(mou)些奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經高(gao)溫(wen)(wen)加(jia)熱后,會產生σ相和晶界析(xi)出碳化(hua)(hua)鉻引起的(de)(de)(de)脆(cui)化(hua)(hua)現象。在低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),鐵素(su)體和馬氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)夏比(bi)沖(chong)擊吸收(shou)功均很(hen)低(di),而奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)則有(you)良好的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)韌性(xing)(xing)。對含有(you)百分之幾鐵素(su)體的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),則應注意(yi)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)降低(di)的(de)(de)(de)問題。
五、不(bu)銹鋼的耐腐蝕性能
金屬受介質的(de)(de)(de)化學及電化學作用而破壞(huai)的(de)(de)(de)現象稱為腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)主要腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形式(shi)有均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi))和局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)包括晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、點(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)。據(ju)統(tong)計,在不(bu)銹鋼腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)破壞(huai)事故中,由(you)均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)引起的(de)(de)(de)僅(jin)占約(yue)10%,而由(you)局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)引起的(de)(de)(de)則高達90%以上(shang),由(you)此可見,局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是相當(dang)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)。
1. 均(jun)勻腐蝕(shi)
均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)是指接觸的(de)金屬表面全部產生腐(fu)蝕(shi)的(de)現(xian)象。檢(jian)查方(fang)法多(duo)半使用失重法。
2. 局部腐蝕
①. 晶間腐蝕
在腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質作用下(xia),起源于金屬表面沿晶(jing)(jing)界深(shen)入(ru)金屬內部的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)稱為晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。它是一種局部性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)導致晶(jing)(jing)粒間的(de)結合力喪失,材料強度幾(ji)乎消失,是一種很值(zhi)得重(zhong)視的(de)危險(xian)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)現(xian)象。導致奧氏體(ti)不銹鋼晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)原因(yin)很多,概括有以下(xia)幾(ji)種:
a.碳化鉻析出引起的晶間腐蝕(shi)
b.σ相析(xi)出(chu)引(yin)起的(de)晶(jing)間腐蝕
c.晶(jing)界吸附引起的晶(jing)間腐蝕(shi)
d.穩定(ding)元(yuan)素高溫(wen)溶解引(yin)起的晶間腐(fu)蝕
②. 點蝕及縫隙腐蝕
點蝕(shi)及縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的共同(tong)機理是腐(fu)蝕(shi)區間(jian)產生“閉塞電(dian)池腐(fu)蝕(shi)”作用所致,但各(ge)自(zi)的具(ju)體原(yuan)因(yin)不相(xiang)同(tong)。
點蝕(shi)是指在金(jin)屬材(cai)料表面產生(sheng)的尺寸約小于1.0mm的穿(chuan)孔性或(huo)蝕(shi)坑性的宏觀腐蝕(shi)。點蝕(shi)的形成(cheng)主要是由于材(cai)料表面鈍化膜的局部破壞所(suo)引起的。
縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)是(shi)金屬構件(jian)縫(feng)隙(xi)處發生(sheng)的(de)(de)斑點狀或(huo)潰瘍(yang)形(xing)宏(hong)觀(guan)蝕(shi)(shi)坑。它是(shi)以(yi)腐蝕(shi)(shi)部(bu)位的(de)(de)特征(zheng)命名的(de)(de)。和點蝕(shi)(shi)形(xing)成(cheng)機理有(you)差異之點在于縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)主要是(shi)由(you)介質的(de)(de)電化學不(bu)均(jun)勻性引起的(de)(de)。因此,改善運行條件(jian)、改變介質成(cheng)分和結(jie)構形(xing)式是(shi)防止(zhi)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)重(zhong)要措施。
③. 應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(SCC)
應力(li)腐(fu)蝕是指在靜(jing)拉伸應力(li)與(yu)電(dian)化學介質共(gong)同作用下,因陽極溶(rong)解過程(cheng)引起的(de)斷裂。在應力(li)與(yu)腐(fu)蝕介質共(gong)同作用下有三(san)種不(bu)同類型的(de)局部(bu)腐(fu)蝕——應力(li)腐(fu)蝕、氫脆和腐(fu)蝕疲勞。