目前各國(guó)不锈钢牌号已超过百种(GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化學(xué)成分(fēn)》包含了143个牌号),不锈钢分(fēn)类方法很(hěn)多(duō),按照GB/T 13304.2-2008《钢分(fēn)类 第2部分(fēn):按主要质量等级和主要性能(néng)或使用(yòng)特性的分(fēn)类》以及國(guó)际上通用(yòng)的分(fēn)类方法(按钢的金相组织划分(fēn)),不锈钢分(fēn)為(wèi)5类,即奥氏體(tǐ)型不锈钢、奥氏體(tǐ)-铁素體(tǐ)型不锈钢(双相不锈钢)、铁素體(tǐ)型不锈钢马氏體(tǐ)型不锈钢沉淀硬化型不锈钢。我國(guó)國(guó)家标准规定的不锈钢和耐热钢的牌号、化學(xué)成分(fēn)、组织形态见表1-1~表1-6。




  不锈钢的分(fēn)类方法通常以金相组织进行分(fēn)类。按金相组织分(fēn)类為(wèi):奥氏體(tǐ)(A)型不锈钢、铁素體(tǐ)(F)型不锈钢、马氏體(tǐ)(M)型不锈钢、奥氏體(tǐ)-铁素體(tǐ)(A-F)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。这几类不锈钢之间的成分(fēn)如图1-1所示。


一、奥氏體(tǐ)型不锈钢


  奥氏體(tǐ)型不锈钢在室温下内部显微组织為(wèi)纯奥氏體(tǐ)组织或奥氏體(tǐ)十少量铁素體(tǐ)组织。形成少量铁素體(tǐ)的目的主要是防止热裂纹的产生,也有(yǒu)利于防止焊缝的晶间腐蚀。


  奥氏體(tǐ)型不锈钢以Cr18Ni9 铁基合金為(wèi)基础,在此基础上根据不同的用(yòng)途,发展成图1-2所示的铬镍奥氏體(tǐ)型不锈钢系列。奥氏體(tǐ)型不锈钢不能(néng)利用(yòng)热处理(lǐ)使晶粒细化,也不能(néng)经过淬火来提高其硬度。奥氏體(tǐ)型不锈钢在氧化性环境中具有(yǒu)优良的耐腐蚀性能(néng)和良好的耐热性能(néng),是应用(yòng)最广泛的不锈钢,其中以18-8型不锈钢最有(yǒu)代表性,它有(yǒu)较好的力學(xué)性能(néng)和良好的焊接性,但对溶液中含有(yǒu)氯离子(Cl-)的介质特别敏感,易发生应力腐蚀。在这类钢中添加钛或铌时,能(néng)提高其抗晶间腐蚀能(néng)力;添加钼、铜和钛,则能(néng)提高其在还原酸(如稀硫酸)中的耐腐蚀性能(néng),同时也能(néng)提高其抗晶间腐蚀的能(néng)力。18-8型不锈钢按其含碳量的不同分(fēn)為(wèi)三个等级:一般含碳量(质量分(fēn)数:≤0.15%)、低碳级(质量分(fēn)数:≤0.08%)和超低碳级(质量分(fēn)数:≤0.03%)。


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二、铁素體(tǐ)型不锈钢


  室温下它的内部显微组织為(wèi)铁素體(tǐ)。合金元素以铬為(wèi)主(铬的质量分(fēn)数為(wèi)11.5%~32.0%),不含镍,某些钢中添加有(yǒu)Mo、Ti、Al、Si等成分(fēn)。一般以退火状态供货。随着铬含量的提高,其耐酸性能(néng)也提高,加入钼(Mo)后,则可(kě)提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能(néng)力。这类不锈钢列入國(guó)家标准的牌号有(yǒu)022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。该类钢用(yòng)于制造硝酸化工设备的吸收塔、热交换器、储槽和运输硝酸用(yòng)的槽罐以及制造不承受冲击载荷的其他(tā)零部件和设备。


  按照碳和氮(C+N)的总含量,高铬铁素體(tǐ)不锈钢分(fēn)為(wèi)普通纯度和超高纯度两个系列。


  普通纯度高铬铁素體(tǐ)不锈钢,其碳的质量分(fēn)数為(wèi)0.1%左右并含少量氮,如10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它与常用(yòng)的奥氏體(tǐ)型不锈钢相比,缺点是材质较脆,焊接工艺性较差。这是因為(wèi):铁素體(tǐ)晶粒長(cháng)大后,只有(yǒu)通过压力加工才能(néng)细化;在高温下(例如600~820℃)停留时间長(cháng)时,wcr≥17%的钢会生成脆性的。相(CrmFen);在400~526℃温度區(qū)间停留较長(cháng)时间会出现室温下的脆性,即475℃脆性。因这类钢脆性较大,所以限制了它的应用(yòng)。


  超低碳和超低氮含量(C+N总的质量分(fēn)数≤0.025%~0.035%)的超高纯度高铬铁素體(tǐ)不锈钢,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和008Cr27Mo(00Cr27Mo)等,它们无论在韧性、耐蚀性还是焊接性等方面均优于普通纯度铁素體(tǐ)不锈钢。



三、马氏體(tǐ)型不锈钢


  室温下它的显微组织為(wèi)马氏體(tǐ)。这类钢中铬的质量分(fēn)数為(wèi)11.5%~18.0%,碳的质量分(fēn)数最高可(kě)达0.6%。碳含量增高,提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入少量镍可(kě)促使生成马氏體(tǐ),同时又(yòu)能(néng)提高其耐蚀性。


  这类钢具有(yǒu)一定的耐腐蚀性和较好的热稳定性以及热强性,可(kě)以作為(wèi)温度在700℃以下長(cháng)期工作的耐热钢使用(yòng)。它被广泛用(yòng)于制造韧性要求较高的零件,如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械。这类钢的焊接性较差。常用(yòng)的马氏體(tǐ)型不锈钢有(yǒu)12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。



四、奥氏體(tǐ)-铁素體(tǐ)型不锈钢


  室温下其显微组织為(wèi)奥氏體(tǐ)加铁素體(tǐ)。通常铁素體(tǐ)的體(tǐ)积分(fēn)数约占50%。这类钢是在18-8型奥氏體(tǐ)不锈钢的基础上,添加更多(duō)的Cr、Mo、Si等扩大铁素體(tǐ)元素或降低含碳量而得到的钢种。与含相同碳量的奥氏體(tǐ)不锈钢相比,具有(yǒu)较小(xiǎo)的晶间腐蚀倾向和较高的力學(xué)性能(néng),且韧性比铁素體(tǐ)型不锈钢好。


  该类钢具有(yǒu)抗点腐蚀、抗应力腐蚀性能(néng)。双相不锈钢通常以固溶状态供货。常用(yòng)的牌号有(yǒu)12Cr21Ni5Ti(1Cr21Ni5Ti)、022Cr19Ni5Mo3Si2N (00Cr18Ni5Mo3Si2)、022Cr23Ni4MoCuN、14Cr18Ni11Si4 AlTi (1Cr18Nil1Si4 AlTi)、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。


  双相或复相不锈钢的屈服强度约為(wèi)一般奥氏體(tǐ)不锈钢的2倍,耐晶间腐蚀性较好。它已在大化肥厂尿素CO2車(chē)间冷却器以及制盐蒸发设备等方面推广使用(yòng)。这类钢机械加工、冷冲压和焊接性能(néng)均良好。



五、沉淀硬化型不锈钢


  这种钢需经过系列的热处理(lǐ)使钢中的碳化物(wù)沉淀析出,从而提高材料的强度。这类钢包括马氏體(tǐ)沉淀硬化型、半奥氏體(tǐ)沉淀硬化型和奥氏體(tǐ)沉淀硬化型三类。其中马氏體(tǐ)沉淀硬化型在固溶处理(lǐ)后,空冷至室温即可(kě)得到马氏體(tǐ)十少量铁素體(tǐ)或马氏體(tǐ)十少量残余奥氏體(tǐ)的组织,然后经时效强化。而半奥氏體(tǐ)沉淀硬化型经固溶处理(lǐ)并冷却至室温后,得到的是不稳定的奥氏體(tǐ)组织。為(wèi)了得到马氏體(tǐ)组织,还需经过M,点升高到室温以上的热处理(lǐ),然后再使之时效强化。奥氏體(tǐ)沉淀硬化型不锈钢则在室温下呈稳定的奥氏體(tǐ)组织,只需经时效强化即可(kě)达到目的。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)属于沉淀硬化半奥氏體(tǐ)型不锈钢。该钢的组织特点是在固溶或退火状态时具有(yǒu)奥氏體(tǐ)和體(tǐ)积分(fēn)数為(wèi)5%~20%的铁素體(tǐ)组织。这种钢有(yǒu)很(hěn)好的成形性能(néng)和良好的焊接性。





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