目前各國不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),不銹鋼(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(xiu)鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵素(su)體型不銹鋼馬氏體型不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱(re)鋼(gang)的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。




  不銹鋼(gang)(gang)的分(fen)類(lei)方法通常以金相(xiang)(xiang)組織進行分(fen)類(lei)。按金相(xiang)(xiang)組織分(fen)類(lei)為(wei):奧(ao)氏(shi)體(ti)(A)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)、鐵素(su)體(ti)(F)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)、馬(ma)氏(shi)體(ti)(M)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)、奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)(A-F)型(xing)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)和沉淀硬化(PH)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)。這幾類(lei)不銹鋼(gang)(gang)之間的成分(fen)如圖1-1所示(shi)。


一(yi)、奧(ao)氏體型不銹鋼(gang)


  奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼在室(shi)溫(wen)下內部顯微組(zu)織為純奧氏(shi)體(ti)組(zu)織或(huo)奧氏(shi)體(ti)十(shi)少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)組(zu)織。形成(cheng)少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)目(mu)的(de)主要(yao)是防止熱裂(lie)紋的(de)產生(sheng),也有利于防止焊(han)縫的(de)晶(jing)間腐(fu)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%)。


圖 2.jpg



二、鐵素體型不銹鋼


  室溫下它(ta)的(de)(de)內部顯微組(zu)織(zhi)為(wei)鐵素(su)體(ti)。合(he)金元素(su)以鉻(ge)為(wei)主(鉻(ge)的(de)(de)質量分數為(wei)11.5%~32.0%),不(bu)含(han)鎳,某些鋼中(zhong)添加有Mo、Ti、Al、Si等成(cheng)分。一般以退火(huo)狀態供貨。隨著(zhu)鉻(ge)含(han)量的(de)(de)提(ti)高,其耐(nai)酸(suan)性能(neng)也提(ti)高,加入(ru)鉬(Mo)后(hou),則可提(ti)高耐(nai)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)性和抗應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)能(neng)力(li)。這(zhe)類(lei)不(bu)銹鋼列入(ru)國家標準的(de)(de)牌號有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該類(lei)鋼用(yong)于制造(zao)硝酸(suan)化工(gong)設備的(de)(de)吸(xi)收(shou)塔、熱交換器、儲槽和運輸(shu)硝酸(suan)用(yong)的(de)(de)槽罐(guan)以及制造(zao)不(bu)承受沖擊載荷的(de)(de)其他零部件和設備。


  按照碳和(he)氮(C+N)的總含量,高鉻(ge)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)分為普(pu)通純度和(he)超高純度兩個系(xi)列。


  普(pu)通(tong)(tong)純度高(gao)鉻鐵素(su)體不銹鋼(gang),其(qi)碳的質量分(fen)數(shu)為0.1%左右并(bing)含少量氮,如(ru)10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它與(yu)常(chang)用的奧氏體型不銹鋼(gang)相比(bi),缺點(dian)是材質較脆(cui),焊接工藝性(xing)較差(cha)。這是因為:鐵素(su)體晶粒長(chang)大后,只有(you)通(tong)(tong)過壓力加工才能細化;在(zai)高(gao)溫(wen)下(例如(ru)600~820℃)停(ting)留(liu)時間長(chang)時,wcr≥17%的鋼(gang)會生(sheng)成脆(cui)性(xing)的。相(CrmFen);在(zai)400~526℃溫(wen)度區(qu)間停(ting)留(liu)較長(chang)時間會出現室(shi)溫(wen)下的脆(cui)性(xing),即475℃脆(cui)性(xing)。因這類鋼(gang)脆(cui)性(xing)較大,所(suo)以限制了它的應用。


  超(chao)(chao)低(di)碳和(he)超(chao)(chao)低(di)氮含(han)量(C+N總的(de)質量分數≤0.025%~0.035%)的(de)超(chao)(chao)高(gao)純(chun)度(du)(du)高(gao)鉻鐵素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang),如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和(he)008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它們(men)無論(lun)在韌性(xing)、耐蝕(shi)性(xing)還是(shi)焊接性(xing)等方面均優(you)于普通純(chun)度(du)(du)鐵素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)。



三、馬氏(shi)體型(xing)不銹鋼


  室(shi)溫下它的(de)顯微組(zu)織為馬(ma)氏(shi)體(ti)。這類鋼(gang)中鉻的(de)質(zhi)量分(fen)數為11.5%~18.0%,碳的(de)質(zhi)量分(fen)數最高(gao)可(ke)達0.6%。碳含量增高(gao),提高(gao)了鋼(gang)的(de)強度(du)和硬度(du)。在這類鋼(gang)中加入少量鎳可(ke)促使(shi)生成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti),同時(shi)又能提高(gao)其耐蝕(shi)性。


  這(zhe)類鋼具有一定的(de)耐腐(fu)蝕性和(he)較(jiao)好(hao)的(de)熱(re)穩(wen)定性以及熱(re)強性,可以作(zuo)為(wei)溫度在700℃以下長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo)的(de)耐熱(re)鋼使用(yong)。它被(bei)廣(guang)泛用(yong)于制造韌性要求較(jiao)高的(de)零件,如汽輪(lun)機的(de)葉片、內燃(ran)機排氣閥和(he)醫(yi)療器(qi)械(xie)。這(zhe)類鋼的(de)焊接性較(jiao)差(cha)。常用(yong)的(de)馬氏體型不(bu)銹(xiu)鋼有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奧氏(shi)體-鐵素體型不銹鋼(gang)


  室溫下其顯微組(zu)織為奧(ao)氏體(ti)(ti)加(jia)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)。通常鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分數約占(zhan)50%。這類鋼(gang)是在18-8型奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)基礎上,添加(jia)更多的(de)(de)(de)Cr、Mo、Si等擴大鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)元(yuan)素(su)(su)或降(jiang)低(di)含碳(tan)量(liang)而得到(dao)的(de)(de)(de)鋼(gang)種。與含相(xiang)同(tong)碳(tan)量(liang)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,具(ju)有較小(xiao)的(de)(de)(de)晶間腐蝕傾向和(he)較高(gao)的(de)(de)(de)力學(xue)性能(neng),且韌性比鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)好。


  該類鋼具有(you)抗(kang)點(dian)腐(fu)蝕(shi)、抗(kang)應力腐(fu)蝕(shi)性能。雙相不(bu)銹鋼通常以固溶狀態供貨。常用的(de)牌號有(you)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、沉淀硬化型不銹鋼(gang)


  這種鋼(gang)(gang)(gang)需(xu)經(jing)過系列的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物沉(chen)淀(dian)析出,從而提高材料的(de)(de)(de)(de)強度。這類鋼(gang)(gang)(gang)包括馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)、半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)和奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)三類。其中馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)在固溶(rong)處理后(hou),空冷(leng)(leng)至(zhi)室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)即可得到馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)十(shi)少量(liang)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)或馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)十(shi)少量(liang)殘余奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)組織(zhi),然后(hou)經(jing)時(shi)效強化(hua)(hua)。而半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)經(jing)固溶(rong)處理并冷(leng)(leng)卻至(zhi)室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)后(hou),得到的(de)(de)(de)(de)是不穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)。為了得到馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi),還需(xu)經(jing)過M,點升高到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)以上的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理,然后(hou)再使(shi)之(zhi)時(shi)效強化(hua)(hua)。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)型(xing)(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)則在室(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)下呈(cheng)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi),只(zhi)需(xu)經(jing)時(shi)效強化(hua)(hua)即可達到目的(de)(de)(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)半(ban)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。該鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)特點是在固溶(rong)或退火狀態時(shi)具有(you)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和體(ti)(ti)(ti)(ti)積分數為5%~20%的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)。這種鋼(gang)(gang)(gang)有(you)很好的(de)(de)(de)(de)成形(xing)性能和良好的(de)(de)(de)(de)焊接性。





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