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常用不銹鋼的種類和特點

不銹鋼有兩種分類法：一種是按合金元素的特點，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主要用來制作耐蝕結(jié)構(gòu)件如汽輪機葉片等，而3Cr13、4Cr13主要用來制作醫(yī)療器械外科手術(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，加熱及冷卻過程中沒有α<=>γ轉(zhuǎn)變，不能用熱處理進行強化。抗氧化性強。同時，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制作要求有較高的耐蝕性而強度要求較低的構(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大而發(fā)展起來的。基本成分為Crl8％、Ni8％簡稱18－8鋼。其特點是合碳量低于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，會出現(xiàn)晶問腐蝕。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）采用適當熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。 　　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裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡稱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。當含Ni量達到8％一10％時，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性最大，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)力腐蝕的最主要途徑是加入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)中對應(yīng)力腐蝕不敏感。當初始的微細裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴展，鐵素體含量應(yīng)在6%左右。 　　3.奧氏作不銹鋼的形變強化 　　單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很細的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過大量變形后，鋼的強度大力提高，尤其是在零下溫區(qū)軋制時，效果更為顯著。抗拉強度可達 2000 MPa以上。這是因為除了冷作硬化效果外，還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。 　　奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強化后可用來制造不銹彈簧、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（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，當形變量為60％時，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，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善。如上所述，為了防止晶問腐蝕，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。對于不含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450℃，以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對于超低碳和含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，使用時應(yīng)加以注意。