河南工業(yè)不銹鋼有兩種分類法:一種是按合金元素的特點(diǎn),劃分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼;
另一種是按在正火狀態(tài)下鋼的組織狀態(tài),劃分為M不銹鋼、F不銹鋼、A不銹鋼、A一F雙相不銹鋼。
一、馬氏體不銹鋼
典型的馬氏體不銹鋼有1Cr13~4Cr13和9Cr18等
1Cr13鋼加工工藝性能良好。可不經(jīng)預(yù)熱進(jìn)行深沖、彎曲、卷邊及焊接。2Crl3冷變形前不要求預(yù)熱,但焊接前需預(yù)熱,1Crl3、2Cr13主要用來(lái)制作耐蝕結(jié)構(gòu)件如汽輪機(jī)葉片等,而3Cr13、4Cr13主要用來(lái)制作器械外科手術(shù)刀及耐磨零件;9Crl8可做耐蝕軸承及刀具。
二、鐵素體不銹鋼
鐵素不銹鋼的含Cr量一般為13%~30%合碳量低于0.25%。有時(shí)還加入其它合金元素。金相組織主要是鐵素體,加熱及冷卻過(guò)程中沒(méi)有α<=>γ轉(zhuǎn)變,不能用熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。同時(shí),它還具有良好的熱加工性及一定的冷加工性。鐵素體不銹鋼主要用來(lái)制作要求有較高的耐蝕性而強(qiáng)度要求較低的構(gòu)件,廣泛用于制造生產(chǎn)硝酸、氮肥等設(shè)備和化工使用的管道等。
典型的鐵素體不銹鋼有Crl7型、Cr25型和Cr28型。
三,奧氏體不銹鋼
奧氏體不銹鋼是克服馬氏作不銹鋼耐蝕性不足和脆性過(guò)大而發(fā)展起來(lái)的?;境煞譃镃rl8%、Ni8%簡(jiǎn)稱18-8鋼。其特點(diǎn)是合碳量低于0.1%,利用Cr、Ni配合獲得單相奧氏體組織。
奧氏作不銹鋼一般用于制造生產(chǎn)硝酸、硫酸等化工設(shè)備構(gòu)件、冷凍工業(yè)低溫設(shè)備構(gòu)件及經(jīng)形變強(qiáng)化后可用作不銹鋼彈簧和鐘表發(fā)條等。
奧氏體不銹鋼具有良好的抗均勻腐蝕的性能,但在局部抗腐蝕方面,仍存在下列問(wèn)題:
1.奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕
奧氏作不銹鋼在450~850℃保溫或緩慢冷卻時(shí),會(huì)出現(xiàn)晶問(wèn)腐蝕。含碳量越高,晶間蝕傾向性越大。此外,在焊接件的熱影響區(qū)也會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。這是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū),從而形成腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現(xiàn)象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存在的。
工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕:
(1)降低鋼中的碳量,使鋼中合碳量低于平衡狀態(tài)下在奧氏體內(nèi)的飽和溶解度,即從根本上解決了鉻的碳化物(Cr23C6)在晶界上析出的問(wèn)題。通常鋼中合碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。
(3)通過(guò)調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例,使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織,其中鐵素體占5%一12%。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。
(4)采用適當(dāng)熱處理工藝,可以防止晶間腐蝕,獲得耐蝕性。
2.奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)與腐蝕的綜合作用所引起的開(kāi)裂稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,簡(jiǎn)稱SCC(Stress Crack Corrosion)。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)含Ni量達(dá)到8%一10%時(shí),奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性大,繼續(xù)增加含Ni量至45~50%應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小,直至消失。
防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的主要途徑是加入Si2~4%并從冶煉上將N含量控制在0.04%以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙相鋼,它在Cl-和OH-介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感。當(dāng)初始的微細(xì)裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴(kuò)展,鐵素體含量應(yīng)在6%左右。
3.奧氏作不銹鋼的形變強(qiáng)化
單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能,可以冷拔成很細(xì)的鋼絲,冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過(guò)大量變形后,鋼的強(qiáng)度大力提高 ,尤其是在零下溫區(qū)軋制時(shí),效果更為顯著??估瓘?qiáng)度可達(dá) 2000 MPa以上。這是因?yàn)槌死渥饔不Ч?,還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。
奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強(qiáng)化后可用來(lái)制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。形變后若需焊接,則只能采用點(diǎn)焊工藝、形變使應(yīng)力腐蝕傾向性增加。并因部分γ->M轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生鐵磁性,在使用時(shí)(如儀表零件中)應(yīng)予以考慮。
再結(jié)晶溫度隨形變量而改變,當(dāng)形變量為60%時(shí),其再結(jié)晶溫度降為650℃冷變形奧氏體不銹鋼再結(jié)晶退火溫度為850~1050℃,850℃則需保溫3h,1050℃時(shí)透燒即可,然后水冷。
4.奧氏作不銹鋼的熱處理
奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有:固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等。
(1)固溶處理。將鋼加熱到1050~1150℃后水淬,主要目的是使碳化物溶于奧氏體中,并將此狀態(tài)保留到室溫,這樣鋼的耐蝕性會(huì)有很大改善。如上所述,為了防止晶問(wèn)腐蝕,通常采用固溶化處理,使Cr23C6溶于奧氏體中,然后快速冷卻。對(duì)于薄壁件可采用空冷,一般情況采用水冷。
(2)穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進(jìn)行,常用于含Ti、Nb的18-8鋼,固處理后,將鋼加熱到850~880℃保溫后空冷 ,此時(shí)Cr的碳化物完全溶解,脫而鈦的碳化物不完全溶解,且在冷卻過(guò)程中充分析出,使碳不可能再形成鉻的碳化物,因而有效地消除了晶間腐蝕。
(3)去應(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300~350℃回火。對(duì)于不含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼,加熱溫度不超過(guò)450℃,以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對(duì)于超低碳和含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件,需在500~950℃,加熱,然后緩冷,消除應(yīng)力(消除焊接應(yīng)力取上限溫度),可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。
四、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼
在奧氏不銹鋼的基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量,并與回溶化處理相配合,可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織( 含40~60%δ-鐵素體)的不銹鋼,典型鋼號(hào)有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼有較好的焊接性,焊后不需熱處理,而且其晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高,易形成σ相,使用時(shí)應(yīng)加以注意。
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