按合金化方式,奧氏體不銹(xiu)鋼可分為鉻鎳奧氏體不銹鋼和鉻錳奧氏體不銹鋼,前者是奧氏體不銹鋼主體。鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的綜合力學性能、優良的冷熱加工工藝性能和焊接性能,特別是在多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性能。另外,這種不銹(xiu)鋼還具有非鐵磁性和良好的低溫性能。因此,奧氏體不銹鋼獲得了最廣泛的應用。它的強度、硬度偏低,是它的不足之處。鉻錳氨(鉻錳鎳氨)奧氏體不銹鋼,除了鉻、錳外還有氮及適當的鎳,由于氮的固溶強化,這類不銹鋼可以達到相當高的強度。
隨著鉻、鎳含量(liang)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)和(he)(he)其(qi)他合金元素(su)的(de)(de)(de)加入,以及受熱處理或冷變(bian)形的(de)(de)(de)影響(xiang),在(zai)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)基體(ti)上還(huan)會產生其(qi)他相,如鐵素(su)體(ti)、馬氏(shi)體(ti)、碳化(hua)物、氮(dan)化(hua)物、金屬間相等。鉻當量(liang)和(he)(he)鎳當量(liang)決定(ding)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)織,當鉻當量(liang)偏高時,就會使奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中含有一定(ding)量(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)。這些少量(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)可以明(ming)顯提高奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐晶間腐蝕(shi)和(he)(he)應力腐蝕(shi)破裂性能。
鐵素(su)體的(de)出現也(ye)對奧氏體不銹鋼性(xing)能(neng)帶來(lai)不利的(de)影響,如熱加工(gong)產(chan)生裂紋的(de)傾向性(xing)增大、耐(nai)孔蝕性(xing)下(xia)降(jiang)、耐(nai)尿素(su)生產(chan)等腐(fu)蝕環境中的(de)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)、容易形成(cheng)脆性(xing)相等。
大部分常用鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang),自高溫(wen)驟冷(leng)(leng)到(dao)室溫(wen)所獲得的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織是(shi)亞穩定(ding)的(de)(de)(de),當繼續冷(leng)(leng)卻(que)到(dao)室溫(wen)以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)更低(di)溫(wen)度(du),或在經受冷(leng)(leng)變(bian)形時,就有一(yi)定(ding)量的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)轉變(bian)為馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)有兩種形態:一(yi)種是(shi)具有體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)心(xin)立方結(jie)構的(de)(de)(de)a'馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti),呈鐵磁性;另(ling)一(yi)種叫ε相,具有密集立方結(jie)構,為非鐵磁性。對于(yu)常用的(de)(de)(de)鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang),如(ru)果(guo)只是(shi)由于(yu)冷(leng)(leng)卻(que),即使冷(leng)(leng)到(dao)-196℃,也(ye)不會產(chan)生馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。但快冷(leng)(leng)到(dao)室溫(wen)特別是(shi)到(dao)低(di)溫(wen)后(hou)再施以(yi)變(bian)形、則可能要產(chan)生馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。
碳在高溫奧氏體中的溶解度是比較大的,當奧氏體鋼迅速冷卻到常溫時,碳的溶解度大大減小,使得碳以過飽和的形式固溶下來,若加熱到一定的溫度,并保溫足夠的時間,就會有碳化物析出。奧氏體不銹鋼中最常見的碳化物是M23C6型,其次有MC和M6C型。在不含鈦、鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中,最主要的碳化物是M23C6,M23C6中的M主要是鉻。M23C6具有復雜的面心立方結構,析出溫度范圍為400~950℃,最先析出的部位是鐵素體-奧氏體相界,往后依次是晶界、非共格李晶界及非金屬夾雜物邊界和共格李晶界、最后是晶內。降低含碳量,加入一些如鈦、鈮等強碳化物形成元素,優先在晶內形成顆粒狀的TiC、NbC,起穩定C作用,都會減少和減緩M23C6析出。另外氮的加入也會減緩M23C6的析出。金屬間相常見的σ相,將在以后專門介紹。
鉻(ge)是奧氏體不銹鋼(gang)主要(yao)的(de)(de)(de)合(he)金元素(su),它是鋼(gang)中的(de)(de)(de)鐵素(su)體形成(cheng)元素(su)。鉻(ge)對奧氏體不銹鋼(gang)性(xing)能(neng)(neng)影響最大的(de)(de)(de)是耐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)。奧氏體不銹鋼(gang)隨著鉻(ge)量增(zeng)加(jia),耐硝酸(suan)等氧化(hua)性(xing)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)和(he)(he)(he)高(gao)溫抗(kang)氧化(hua)、硫化(hua)性(xing)能(neng)(neng)提高(gao);在(zai)鎳以及鉬(mu)和(he)(he)(he)銅(tong)的(de)(de)(de)復合(he)作用下,鉻(ge)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)能(neng)(neng)提高(gao)鋼(gang)耐一些(xie)還(huan)原性(xing)介質(zhi)、有機(ji)物、尿素(su)和(he)(he)(he)堿介質(zhi)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng);鉻(ge)提高(gao)了(le)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐局部腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng),如(ru)耐晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)、孔(kong)蝕(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)以及某些(xie)條件下的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂性(xing)能(neng)(neng)。
鎳(nie)是奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼主要的(de)奧氏(shi)(shi)體形成元素,通過增(zeng)加鎳(nie)可以獲得完(wan)全(quan)奧氏(shi)(shi)體組(zu)織,使鋼具有(you)良好的(de)塑(su)韌性(xing)和低溫韌性(xing),并且(qie)具有(you)優良的(de)冷(leng)熱加工工藝性(xing)能(neng)(neng)和焊接性(xing)能(neng)(neng);鎳(nie)提(ti)(ti)高(gao)了奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼表面膜的(de)穩(wen)定(ding)性(xing),增(zeng)加了抗高(gao)溫氧化性(xing)能(neng)(neng);隨鎳(nie)量提(ti)(ti)高(gao),耐氯化物應力腐蝕(shi)破(po)裂性(xing)能(neng)(neng)和耐還原(yuan)性(xing)酸(suan)的(de)性(xing)能(neng)(neng)增(zeng)加。
氮(dan)(dan)是非(fei)常強烈(lie)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)形成元素。氮(dan)(dan)正日益成為(wei)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)重要合金(jin)元素,氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)作用除代(dai)替部分昂貴(gui)的(de)(de)(de)鎳外,主(zhu)要是作為(wei)固(gu)溶強化(hua)元素提高(gao)(gao)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)強度(du),而并不顯著降低鋼(gang)的(de)(de)(de)塑(su)韌(ren)性(xing);氮(dan)(dan)提高(gao)(gao)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐晶間腐(fu)蝕(shi)、孔(kong)蝕(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。近年來(lai),用氮(dan)(dan)合金(jin)化(hua)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)研究開發取得了較大的(de)(de)(de)進展,目前應(ying)用的(de)(de)(de)含氮(dan)(dan)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)可分為(wei)控氮(dan)(dan)型(xing)(xing)(N=0.05%~0.10%)、中(zhong)氮(dan)(dan)型(xing)(xing)(N=0.10%~0.40%)和高(gao)(gao)氮(dan)(dan)型(xing)(xing)(N大于0.4%)三(san)種。
鉬(mu)(mu)是鋼(gang)中的(de)鐵素(su)體(ti)形成元素(su),隨(sui)鉬(mu)(mu)量的(de)加(jia)人(ren)和提高(gao),附還(huan)原性(xing)酸(suan)(suan)和耐孔蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)增加(jia),鉬(mu)(mu)還(huan)能(neng)(neng)提高(gao)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)的(de)高(gao)溫強度(du)。鋼(gang)中含銅能(neng)(neng)顯著(zhu)提高(gao)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)耐還(huan)原性(xing)介質的(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),如耐硫(liu)酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),特別是鉬(mu)(mu)、銅復合合金化時,效果(guo)更獎出。硅能(neng)(neng)增加(jia)鋼(gang)的(de)抗高(gao)溫氧化性(xing)能(neng)(neng);一定的(de)含硅量,對提高(gao)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)耐氯化物應力腐(fu)蝕(shi)、耐濃硝酸(suan)(suan)和濃硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)腐(fu)蝕(shi),如含硅量在4%時,可耐發(fa)煙硝酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi);硅對硝酸(suan)(suan)級、尿素(su)級不銹鋼(gang)是非(fei)常有(you)害(hai)的(de),必須嚴格(ge)控(kong)制。

