
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。
00Cr17Ti是一种低碳、氮含量的铁素体不锈钢。与前述1Cr17Ti和0Cr17Ti相比较,由于间隙元素碳、氮含量较低,故其耐蚀性、塑性、韧性均有所改善。此钢的用途基本上与0Cr17Ti相同,但是,当耐蚀性、深冲性能、可焊性要求较高时则可选用00Cr17Ti。
1Cr17Mo2Ti是在1Cr17Ti钢中加入~2%Mo而发展的钢种。由于Cr,Mo 的复合作用,此钢对弱还原性酸和有机酸(例如醋酸、果酸等)的耐腐蚀能力以及耐孔蚀的性能远较1Cr17Ti钢为优。 此钢种多用于制造与有机酸相接触的设备以及制盐、人造纤维、造纸、食品等工业用的耐蚀和清洁设备。1Cr17Mo2Ti钢在氧化性酸中,例如在硝酸中其耐蚀性低于不含钼的Cr17型钢,故它不适于在氧化性酸中使用。
1Cr25Ti系高铬含量的一种纯铁素体不锈钢。它在1000~1100 ℃有良好的抗氧化性。此钢的主要用途是制造耐氯盐(如氯化钠)溶液和不同浓度的硝酸或磷酸腐蚀的容器。也可制造换热器、蛇形管和硝酸浓缩设备。由于含铬量高、有б相脆性和475℃脆化敏感性,故长期使用温度应避开б相形成温度和450~550℃范围。
0Cr18Mn13Ni3N钢对不同大气环境中的耐锈性良好,只是在海洋大气中会有轻微的表面腐蚀。在弱酸和点腐蚀环境中耐蚀性与0Cr19Ni9钢相当,但在强腐蚀性条件下比0Cr19Ni9钢稍差。以低应力水平下耐应力腐蚀破裂性能优于0Cr19Ni9,在高应力水平下与0Cr19Ni9钢相同。对于硝酸法(65%HNO3,沸腾)和硫酸铜法晶间腐蚀检验,非焊及焊接试样均能通过。
工艺性能
0Cr18Mn13Ni3N钢的工艺性能良好,用生产常规奥氏体不锈钢的通用装备和技术可容易地生产出各种热加工材和冷加工材。与常用的铬镍奥氏体不锈钢相比,由于强度较高,变形抗力稍大。热加工的温度范围是1150-900℃,正确的热处理制度为1010-1100℃加热后水冷。
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。