不銹鋼是在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼,按正火狀態(tài)下鋼的組織狀態(tài),可以分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼。 01 鐵素體不銹鋼 當鉻含量到達13%時,鐵鉻合金將無γ相變;鉻量到達12%能耐蝕,故Cr13鐵素體鋼就成為鐵素體不銹鋼。 特點:鐵素體不銹鋼的耐蝕性和抗氧化性均較好,特別是抗應力腐蝕性能較好,但機械性能(屈服強度比奧氏體不銹鋼高,但沖擊韌性低,脆性大)及工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結構和作抗氧化鋼使用。 1、 鐵素體不銹鋼的鋼種和類型 ⑴Cr13型:如0Cr13、0Cr13Al(Al:擴大F,抗氧)等,常用作耐熱鋼,抗氧化。 ⑵Cr16-19型:如Cr17、Cr17Ti、Cr17Mo1Nb等,可耐大氣、淡水、稀硝酸介質腐蝕。 ⑶Cr25-28型:如Cr25Ti、Cr26Mo1、Cr28等,是耐強腐蝕介質的耐酸鋼。 2、鐵素體不銹鋼的脆性 高鉻鐵素體鋼的缺點是脆性大,其原因主要是: ⑴粗大的原始晶粒: ①鑄態(tài)下組織粗大,不能通過加熱冷卻過程中的相變來細化,只能通過形變再結晶來細化;②鐵素體由于原子擴散快(原理同F(xiàn)不產生晶間腐蝕,Cr擴散快),有低的晶粒粗化溫度和高的晶粒粗化速率。 解決方法:生產中將終鍛溫度或終軋溫度控制在750℃或更低的溫度;向鋼中加少量鈦,以Ti(C、N)阻止晶粒長大;增加鐵素體不銹鋼中在高溫的奧氏體量,來控制晶粒粗化。 ⑵σ相:σ相具有高的硬度(HRC68以上),常常沿晶界分布,故引起很大的脆性,并可能促進晶間腐蝕。 (快速冷卻,減少其析出) ⑶475℃脆性:(在400~500℃溫度范圍長時間加熱后或在此溫度范圍內緩冷時,鋼在室溫下變得很脆)原因:475℃加熱時,鐵素體內的鉻原子趨于有序化,形成許多富鉻的鐵素體,它們與母相保持共格關系,引起晶格畸變和內應力,此時,鋼的強度升高,沖擊韌性降低,脆性增大 ⑷鋼中含有C、N、O等雜質及夾雜物 3、鐵素體不銹鋼的熱處理 ⑴鐵素體不銹鋼平衡組織為鐵素體+鉻的碳化物 ⑵目的:為了獲得成分均勻的鐵素體組織,減少碳化物析出,消除晶間腐蝕傾向,以及消除σ相析出和475℃脆性,鐵素體不銹鋼在熱軋后常采用淬火、回火或退火熱處理工藝。(碳化物析出時容易產生點腐蝕和晶間腐蝕) 02 奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼是以18%Cr-8%Ni為典型成分而發(fā)展起來的。(18-8型奧氏體不銹鋼) 特點:耐蝕性高(比M不銹鋼高,比F不銹鋼低),而且具有高的塑性、韌性和低溫韌性,易于加工成形為各種形狀的鋼材,具有良好的焊接性能、無磁性等,即具有良好的綜合機械性能,是用量最大的一類不銹鋼。 1、典型鋼種、性能及應用 ⑴Cr-Ni系不銹鋼:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb、00Cr18Ni10、00Cr17Ni7Cu2、(加Ti、Nb減少晶界腐蝕;加Cu降低應力腐蝕,擴大A元素) ⑵Cr-Mn-N系、Cr-Mn-Ni-N系不銹鋼(加Mn和N可代替Ni) 典型鋼種:1Cr17Mn13N、1Cr18Mn8Ni5N (分析:WCr﹪>12﹪不銹鋼;含Mn、Ni、N為奧氏體不銹鋼,如含Cr、Al則為F不銹鋼) N的固溶強化使鋼具有較高的屈服強度、塑性和韌性。 ⑶亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼:在冷變形時發(fā)生部分馬氏體轉變,使鋼在冷作硬化基礎上又加上馬氏體強化。 補充:在Ms~Md之間形變誘發(fā)M相變, 大于Md形變使A機械穩(wěn)定化。 2、奧氏體不銹鋼的平衡組織及熱處理 18-8型奧氏體不銹鋼平衡態(tài)組織為奧氏體+鐵素體+碳化物復相組織,實際的單相奧氏體是通過固溶處理獲得的。目的即:使鐵素體和碳化物都溶到A中,獲得單相的A。 03 馬氏體不銹鋼 1. 馬氏體不銹鋼含12--18%Cr, 和鐵素體不銹鋼相比,其成分特點是: ⑴鉻的上限含量較低(如過多,則為F) ⑵還含有一定量的碳和鎳等γ相穩(wěn)定化元素。(鎳不能過多) ⑶這類鋼的耐蝕性、焊接性較奧氏體、鐵素體不銹鋼要差,塑性比A不銹鋼差,但由于它有較好的機械性能和耐蝕性的結合(有一定耐蝕性,承受一定載荷) 2. 用于制造機械零件、醫(yī)用手術工具、測量工具、不銹軸承、彈簧等。 3. 綜合比較A、F、M不銹鋼的耐蝕性和力學性能: M不銹鋼耐蝕性較差,但能承受一定載荷;A不銹鋼,耐蝕性居中,強度一般,但塑韌性好;F不銹鋼耐蝕性和抗氧化性均較好,但是脆性大。 1、典型鋼種、成分和應用 ⑴①低碳的13%Cr鋼:如1Cr13、2Cr13;②低碳的17%Cr-2%Ni(Ni:穩(wěn)定A):Cr多固溶強化。①與②相當于耐蝕調制鋼:熱處理為淬火+高溫回火。(合金使得S點左移,所以作用類似調制鋼) ⑵中碳的13%Cr鋼:如3Cr13、4Cr13 相當于耐蝕工具鋼;淬火+低溫回火 ⑶高碳的18%Cr鋼:如9Cr18等 相當于耐蝕工具鋼。淬火+低溫回火 2、馬氏體不銹鋼的熱處理 ⑴軟化處理:相當于預備熱處理 鋼經鍛軋后,由于空冷即會產生馬氏體轉變,使鍛件變硬,在鍛件表面產生裂紋,同時也不易切削加工。①高溫回火 ②完全退火 ⑵調質處理 ⑶淬火及低溫回火 |
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