馬氏體、鐵素體、奧氏體、雙相不銹鋼的簡介

博主:adminadmin 2022-11-30 08:08:01 條評論
摘要:不銹鋼的分類方法有很多種,按室溫下的組織結(jié)構分類,有馬氏體型,奧氏體型,鐵素體和雙相不銹鋼;按主要化學成分分類,基本上可以分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng);按用途分則有耐硝酸不銹鋼,耐硫酸不銹鋼,耐海水不銹鋼等等。按腐蝕類型費雷可...

  不銹鋼的分類方法有很多種,按室溫下的組織結(jié)構分類,有馬氏體型,奧氏體型,鐵素體和雙相不銹鋼;按主要化學成分分類,基本上可以分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng);按用途分則有耐硝酸不銹鋼,耐硫酸不銹鋼,耐海水不銹鋼等等。按腐蝕類型費雷可分為耐點蝕不銹鋼,耐應力腐蝕不銹鋼,耐晶間腐蝕不銹鋼等,按功能特點分類可分為無磁不銹鋼,易切削不銹鋼,低溫不銹鋼,高強度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性,成型性,相容性以及很寬溫度范圍內(nèi)的強韌性等系列特點所以在重工業(yè)輕工業(yè)和生活用品行業(yè)以及建筑裝飾行業(yè)中獲得廣泛的應用。

  不銹鋼的型號,按成分可分為Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)及析出硬化系(600系列)。

  300系列鉻-鎳奧氏體不銹鋼

  型號302耐腐蝕性同304,由于含碳相對要高因而強度更好。

  型號304通用型號;即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。

  型號316繼304之後,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用于食品工業(yè)和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應用級別。

  400系列鐵素體和馬氏體不銹鋼

  型號410馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。

  型號420“刃具級”馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術刀具,可以做的非常光亮。

  型號440高強度刃具鋼,含碳稍高,經(jīng)過適當?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬于最硬的不銹鋼之列。最常見的應用例子就是“剃須刀片”。常用型號有三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。

  600系列馬氏體沉淀硬化不銹鋼。

  標準的馬氏體不銹鋼是:403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C型,這些鋼材的耐腐蝕性來自“鉻”,其范圍是從11.5%至18%,鉻含量愈高的鋼材需碳含量愈高,以確保在熱處理期間馬氏體的形成,上述三種440型不銹鋼很少被考慮做為需要焊接的應用,且440型成份的熔填金屬不易取得。

  馬氏體不銹鋼能在退火、硬化和硬化與回火的狀態(tài)下焊接,無論鋼材的原先狀態(tài)如何,經(jīng)過焊接后都會在鄰近焊道處產(chǎn)生一硬化的馬氏體區(qū),熱影響區(qū)的硬度主要是取決于母材金屬的碳含量,當硬度增加時,則韌性減少,且此區(qū)域變成較易產(chǎn)生龜裂、預熱和控制層間溫度,是避免龜裂的最有效方法,為得最佳的性質(zhì),需焊后熱處理。

  馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵、鉻和碳。如Cr大于13%時,不存在相,此類合金為單相鐵素體合金,在任何熱處理制度下也不能產(chǎn)生馬氏體,為此必須在內(nèi)Fe-Cr二元合金中加入奧氏體形成元素,以擴大相區(qū),對于馬氏體鉻不銹鋼來說,C、N是有效元素,C、N元素添加使得合金允許更高的鉻含量。在馬氏體鉻不銹鋼中,除鉻外,C是另一個最重要的必備元素,事實上,馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類鐵、鉻、碳三元合金。當然,還有其他元素,利用這些元素,可根據(jù)Schaeffler圖確定大致的組織。

  這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點,因而限制了它的應用。爐外精煉技術(AOD或VOD)的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低,因此使這類鋼獲得廣泛應用。

  如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外,如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能,在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應用。

  雙相不銹鋼的性能特點

  (1)含鉬雙相不銹鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應力腐蝕斷裂,在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設備都存在著產(chǎn)生應力腐蝕斷裂的傾向,而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。

  (3)具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下,適用于制作泵、閥等動力設備。

  (5)可焊性良好,熱裂傾向小,一般焊前不需預熱,焊后不需熱處理,可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。

  (9)仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向,不宜用在高于300C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低,等脆性相的危害性也愈小。

  雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來,已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節(jié)約用材,降低設備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

  雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點,廣泛應用于石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業(yè)領域,近年來也被研究用于橋梁承重結(jié)構領域,具有很好的發(fā)展前景。