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不銹鋼分類介紹

按主要化學組成可分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳氮不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；按鋼的性能特點和用途分類,如耐硝酸(硝酸級)不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力不銹鋼、高強度不銹鋼等.
按鋼的功能特點分類,如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼,超塑性不銹鋼等.通常以金相組織進行分類.按金相組織分類為：鐵素體(F)型不銹鋼、馬氏體(M)型不銹鋼、奧氏體(A)型不銹鋼、奧氏體-鐵素體(A-F)型雙相不銹鋼、奧氏體-馬氏體(A-M)型雙相不銹鋼和沉淀硬化(PH)型不銹鋼.
以上分類僅是按鋼的基體組織分的,工業(yè)中應用的不銹鋼的組織除了上面講的三種基本類型以外,還有馬氏體—鐵素體,奧氏體—鐵素體,奧氏體—馬氏體等過渡型的復相不銹鋼,以及具有馬氏體—碳化物組織的沉淀硬化不銹鋼.
鐵素體鋼
含鉻大于14%的低碳鉻不銹鋼,含鉻大干27%的任何含碳量的鉻不銹鋼,以及在上述成分基礎上再添加有鉬、鈦、鈮、硅、鋁、鎢、釩等元素的不銹鋼,化學成分中形成鐵素體的元素占絕對優(yōu)勢,基體組織為鐵素.這類鋼在淬火(固溶)狀態(tài)下的組織為鐵素體,退火及時效狀態(tài)的組織中則可見到少量碳化物及金屬間化合物.屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等.鐵素體不銹鋼因為含鉻量高,耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好,但機械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結(jié)構及作抗氧化鋼使用.
鐵素體—馬氏體鋼
這類鋼在高溫時為y+a(或δ)兩相狀態(tài),快冷時發(fā)生y-M轉(zhuǎn)變,鐵素體仍被保留,常溫組織為馬氏體和鐵素體,由于成分及加熱溫度的不同,組織中的鐵素體量可在百分之幾至幾十的范圍內(nèi)變化.0Crl3鋼,lCrl3鋼,鉻偏上限而碳偏下限的2Cr13鋼,Cr17Ni2鋼,Cr17wn4鋼,以及在ICrl3鋼基礎上發(fā)展起來的許多改型12%鉻熱強鋼(這類鋼也叫做耐熱不銹鋼)中的許多鋼號,如Cr11MoV,Cr12WMoV,Crl2W4MoV,18Crl2WMoVNb等均屬干這一類.
鐵素體—馬氏體鋼可以部分地接受淬火強化,故可獲得較高的機械性能.但它們的機械性能與工藝性能在很大程度上受組織中鐵素體的含量及分布形態(tài)的影響.這類鋼按成分中的含鉻量分屬12~14%與15~18%兩個系列.前者具有抵抗大氣及弱腐蝕性介質(zhì)的能力,并且具有良好的減震性及較小的線膨脹系數(shù)；后者的耐腐蝕性能與相同含鉻量的鐵素體耐酸鋼相當,但在一定程度上也保留著高鉻鐵素體鋼的某些缺點.
馬氏體鋼
這類鋼在正常淬火溫度下處在y相區(qū),但它們的y相僅在高溫時穩(wěn)定,M點一般在3OO℃左右,故冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體.這類鋼包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%鉻熱強鋼,如13Cr14NiWVBA,Cr11Ni2MoWVB鋼等.馬氏體不銹鋼的機械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能,均和含鉻12~14%的鐵素體-馬氏體不銹鋼相近.由于組織中沒有游離的鐵素體,機械性能比上述鋼要高,但熱處理時的過熱敏感性較低.
馬氏體—碳化物鋼
Fe－C合金的并析點的含碳為0.83%,在不銹鋼中由于鉻使S點左移,含12%鉻和大于0.4%碳的鋼(圖11-3),以及含18%鉻和大于0.3%碳的鋼(圖卜)3)均屬于過共析鋼.這類鋼在正常淬火溫度加熱,次生碳化物不能完全溶于奧氏體,因此淬火后的組織為馬氏體和碳化物組成.
屬于這一類的不銹鋼牌號不多,卻是一些含碳比較高的不銹鋼,如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo鋼等,含碳量偏上限的3Crl3鋼在較低的溫度下淬火,也可能出現(xiàn)這樣的組織.由于含碳量高,上述9Cr18等三個鋼號中雖含有較多的鉻,但其耐腐蝕性能僅與含12~14%鍺的不銹鋼相當.這類鋼的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、軸承、彈簧及醫(yī)療器械等.
奧氏體鋼
這類鋼含有較多擴大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的元素,在高溫時為均為y相,冷卻時由于Ms點在室溫以下,所以在常溫下具有奧氏體組織. 18-8, 18－12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不銹鋼,以錳代替部分鎳并加氮的低鎳不銹鋼如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等均屬于這一類.
奧氏體不銹鋼具有前已述及的許多優(yōu)點,雖然機械性能也比較低,和鐵素體不銹鋼—樣不能熱處理強化,但可以通過冷加工變形的方法,利用加工硬化作用提高它們的強度.這類鋼的缺點是對晶間腐蝕及應力腐蝕比較敏感,需通過適當?shù)睾辖鹛砑觿┘肮に嚧胧┫?
奧氏體—鐵素體鋼
這類鋼因擴大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體元素的作用程度,不足以使鋼在常溫或很高的溫度下具有純奧氏體組織,因此為奧氏體－鐵素體復相狀態(tài),其鐵素體量也因成分及加熱溫度不同而可在較大的范圍內(nèi)變化.
屬于這一類的不銹鋼很多,如低碳的18－8鉻鎳鋼,加鈦、鈮、鉬的18－8鉻鎳鋼,特別是在鑄鋼的組織中均可見到鐵素體,此外含鉻大于14~15%而碳低于0.2%的鉻錳不銹鋼(如Cr17Mnll),以及目前研究的和已獲得應用的大多數(shù)鉻錳氮不銹鋼等.與純奧氏體不銹鋼比較,這類鋼的優(yōu)點很多,如屈服強度較高,抗晶間腐蝕的能力較高,應力腐蝕的敏感性低,焊接時產(chǎn)生熱裂紋的傾向小,鑄造流動性好等等.缺點是壓力加工性能較差,點腐蝕傾向較大,易產(chǎn)生c相脆性,在強磁場作用下表現(xiàn)出弱磁性等.所有這些優(yōu)點和缺點均來源于組織中的鐵素體.
奧氏缽—馬氏體鋼
這類鋼的Ms點低于室溫,固溶處理以后為奧氏體組織,易于成形和焊接.通常可用兩種工藝方法使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變.一是固溶處理以后經(jīng)700~800度加熱,奧氏體因析出碳化鉻而轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)定狀態(tài),Ms點升高至室溫以上,冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；二是固溶處理以后直接冷卻至Ms與Mf點之間,使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體.后一方法可獲得較高的耐腐蝕性能,但固溶處理以后至深冷的間隔時間不宜過久,否則會因奧氏體的陳化穩(wěn)定作用而使深冷的強化效應降低.經(jīng)上述處理以后鋼再經(jīng)400~500度時效,使析出金屬間化合物進—步強化.這類鋼的典型鋼號有17Cr一7Ni一A1、15Cr－9Ni－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－Mo一A1等等.
半奧氏體沉淀硬化不銹鋼.
這類鋼是50年代后期發(fā)展和應用的新型不銹鋼,它們總的特點是強度高(C可達100一150)及熱強性好,但由于含鉻量較低并在熱處理時有碳化鉻析出,因此耐腐蝕性能比標準的奧氏體不銹鋼要低一些.也可以說這類鋼的高強度是在犧牲一部分耐腐蝕性能與其他性能(如非磁性)的情況下獲得的,目前這類鋼主要用于航空工業(yè)及火箭導彈生產(chǎn)方面,一般機械制造中應用尚不普遍,并且在分類上也有把它們納為超高強度鋼的一個系列.