


不锈钢的分类、主要成分及性能比较
分类大概成分(%)淬火性耐蚀性加工性可焊接性磁性C Cr Ni
铁素体系 0.35以下 16-27 - 无佳尚佳尚可有
马氏体系 1.20以下 11-15 - 自硬性可可不可有
奥氏体系 0.25以下 16以上 7以上无优优优无
以上分类仅是按钢的基体组织分的,由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡,以及由于大量的铬使平衡图S点左移,工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外,还有马氏体—铁素体,奥氏体-铁素体,奥氏体-马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及具有马氏体-碳化物组织的不锈钢。 工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类:铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表),但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接,只是受某些条件的限制,如焊前应预热焊后应作高温回火等,而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr132Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3两种不锈钢的耐蚀性很相近,在湿汽、盐雾及海洋大气中抗锈性均很好,在很多种有机和无机的化学介质、食品及消毒液中,其耐蚀性均良好,对硝酸耐蚀性较好,对硫酸只在较小程度上耐蚀,而不耐盐酸及其他卤化物酸的腐蚀。在三种代表性的腐蚀环境中0Cr18Ni9钢和0Cr18Ni9Cu3钢耐蚀性的对比列于表4-53,可看出两者的耐蚀性基本相当。
表4-53? 0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3钢的耐蚀性,mm/a
实验条件 65%HNO3沸48h 5% H2SO4,沸48h 1%HCL,沸,48h
0Cr18Ni9Cu3 0.45 5.5 4.3
0Cr18Ni9 0.30-0.60 3.0-15.0 3.0-10.0
由于这两种不锈钢碳含量较高,故当其在450-900℃温度区间内加热或缓慢冷却通过该温度区间时,铬的碳化物就会沿晶界析出,导致耐晶间腐蚀性能下降。因此在设备制造和应用中应尽力避免这种情况。实在无法避免时,需视使用条件酌情再度固溶处理,以恢复材料良好的耐蚀性。
奥氏体不锈钢的基本组织形态
铁、铬和镍是铬镍奥氏体不锈钢的三大基础元素,通过主要合金元素和镍的合理搭配,铁-铬-镍三元系和在该三元系基础上加入其他元素构成的合金可以在室温下仍然维持奥氏体基体。另外,加入适量锰和氮,同时将镍含量降低乃至完全取消,也能保持合金基体在室温下呈完全奥氏体组织。但是,随着铬、镍和锰含量的变化和其他元素的加入,以及受热处理或冷变形的影响,在奥氏体基体上还会产生其他相,相应地合金的性能也会发生变化。在奥氏体不锈钢中经常出现的有以下三类。
(1)奥氏体(γ相)的同素异性体:α相(铁素体)、α′相(体心立方的马氏体)和ε相(密集六方的马氏体);
(2)碳化物和氮化物:主要是M23C6,MC,M6C和M7C3型碳化物与Cr2N及Ti(CN)等;
(3)金属间相:也称金属间化合物,主要有б相、χ相和Laves相等。
不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。
常见的一种分类方法-不锈钢按其组织特征分为:奥氏体型、奥氏体-铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。
奥氏体型钢(A):主要合金元素为铬和镍,其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织,加热无相变,无铁磁性。这类钢韧性高,脆性转变温度低,具有良好的耐蚀性和高温强度,较好的抗氧化性,良好的压力加工和焊接性能,但屈服强度较低,且不能采用热处理方法强化。
铁素体型钢(F):主要合金元素为铬,其含量通常等于大于13%,不含镍,有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变,且存在加热晶粒长大不可逆性,不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性,可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力,并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高,加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
奥氏体-铁素体型钢(双相不锈钢)(A-F):在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍,可焊性良好,韧性较高,应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。
马氏体型钢(M):主要合金元素是铬,其含量13%以上,含碳量较高,热处理时有相变,可采用热处理方法强化。淬透性较高,含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用,有较高的强度、硬度和耐磨性。
沉淀硬化型钢(PH):经沉淀硬化热处理后具有高的强度,耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体型钢。