你真的了解不锈钢吗

原创 胡伟明  2021-06-24 20:56:00  阅读 58 次 评论 0 条
摘要:

不锈钢是铬的质量分数超过12%的钢,因而是具有不生锈特性的一大类铁基合金钢的通称。如今国外不锈钢牌号、品种已不下百种,我国不锈钢和耐热钢的牌号和品种也近百种。1.铁素体型不锈钢它的内部显微组织为铁素体,其铬的质量分数在11.5%~32.0%之间。随着铬含量的提高,其耐蚀性也提高,加入钼(Mo)后,则可提高耐还原性酸腐蚀性能和抗应力腐蚀的能力。这类不锈钢的牌号有022Cr12、10Cr17、12Cr17Mo、008Cr30Mo2等。该类钢用于制造硝酸化工设备的吸收塔、热交换器、储槽和运输硝酸用的槽

不锈钢是铬的质量分数超过12%的钢,因而是具有不生锈特性的一大类铁基合金钢的通称。如今国外不锈钢牌号、品种已不下百种,我国不锈钢和耐热钢的牌号和品种也近百种。

1.铁素体型不锈钢

它的内部显微组织为铁素体,其铬的质量分数在11.5%~32.0%之间。随着铬含量的提高,其耐蚀性也提高,加入钼(Mo)后,则可提高耐还原性酸腐蚀性能和抗应力腐蚀的能力。这类不锈钢的牌号有022Cr12、10Cr17、12Cr17Mo、008Cr30Mo2等。该类钢用于制造硝酸化工设备的吸收塔、热交换器、储槽和运输硝酸用的槽罐以及制造不承受强烈冲击载荷的其他零部件和设备。

按照碳和氮(C+N)的总含量,高铬铁素体不锈钢分为普通纯度和超高纯度两个系列。

(1)普通纯度高铬铁素体不锈钢其碳的质量分数为0.1%左右并含少量氮,如022Cr12Ni、008Cr27Mo等。它与常用的奥氏体型不锈钢相比,缺点是材质较脆,焊接工艺性较差。这是因为:

1)铁素体晶粒长大后,只有通过压力加工才能细化。

2)在高温下(如600~820℃)停留时间长时,w(Cr)17%的钢会生成脆性的σ相(CrmFen形式的金属间化合物)。

3)在400℃~526℃温度区间较长时间停留会出现室温下的脆性,即475℃脆性。由于这类钢脆性较大,限制了它的应用。

(2)超高纯度高铬铁素体不锈钢铁素体型不锈钢质量的提高经历了一个过程,首先是依靠铬作为铁素体的稳定元素,但此时碳的含量偏高,如10Cr17,其韧性偏低,焊后若不进行热处理,必然会产生晶间腐蚀;然后在这类钢中增加了强烈的铁素体形成元素,如铝(Al),将钢中铬和碳含量降低,如06Cr13Al,它的工艺性能和耐蚀性优于前者且制造成本降低,但韧性改善不够明显。近年用新的冶炼方法,如通过真空或保护气氛精炼技术冶炼出超低碳和超低氮含量(C、N总的质量分数≤0.25%~0.35%)的超高纯度高铬铁素体不锈钢板,如019Cr19Mo2NbTi和008Cr27Mo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体不锈钢,是一个很有前途的钢种,并得到广泛的应用。

2.马氏体型不锈钢

它的显微组织为马氏体。这类钢中铬的质量分数为11.5%~18.0%,但碳的质量分数最高可达0.6%。碳含量的增大提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入少量镍可以促使生成马氏体,同时又能提高其耐蚀性。

这类钢具有一定的耐蚀性和较好的热稳定性以及热强性,可以作为温度700℃以下长期工作的耐热钢使用。它广泛用来制造对韧性和冲击韧度要求较高的零件,如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械,但这类钢的焊接性较差,其牌号有12Cr13、20Cr13、30Cr13、17Cr16Ni2等。

3.奥氏体型不锈钢

它的显微组织为奥氏体。它是在高铬不锈钢中添加适当的镍(镍的质量分数为8%~25%)而形成的,具有奥氏体组织的不锈钢以Cr18Ni9铁基合金为基础,在此基础上随着不同的用途,发展成图1⁃2所示的铬镍奥氏体不锈钢系列。

奥氏体型不锈钢不能利用热处理使晶粒细化,也不能经过淬火来提高其硬度。这类钢的冷加工硬化程度高,通常没有磁性,经过冷作可在钢内析出少量铁素体或马氏体组织,也会出现少量磁性。

奥氏体型不锈钢一般属于耐蚀钢,是应用最广泛的一类钢,其中以18-8型不锈钢最有代表性,它是有较好的力学性能,便于进行机械加工、冲压和焊接。在氧化性环境中具有优良的耐蚀性和良好的耐热性能。但对溶液中含有氯离子(Cl-)的介质特别敏感,易于发生应力腐蚀。如果在18-8型不锈钢中,适当减少些镍和铬的含量,可得到常温下不稳定的奥氏体组织,若再经冷加工则容易产生马氏体组织,使这种钢变得强度高、硬度大而稍脆;反之,适当增加一些镍和铬,就能获得稳定的奥氏体组织,同时也可改善冷加工性能。在这类钢中添加钛和铌时,能提高其抗晶间腐蚀能力;添加钼、铜和钛,则能提高其在还原性酸中的耐蚀性,同时也提高其抗晶间腐蚀的能力;为了改善18-8型不锈钢的切削性能,往往还要添加一些磷、硫及硒等元素。18-8型不锈钢按其化学成分中碳含量的不同又分为三个等级:一般含碳量[w(C)≤0.15%]、低碳级[w(C)≤0.08%]和超低碳级[w(C)≤0.03%]。

部分奥氏体型不锈钢可作为耐热钢使用,这是由于奥氏体的再结晶温度高,铁和其他元素的原子在其中的扩散系数小,故其强化稳定性比铁素体高。用于工作温度高于650℃的热强钢多系奥氏体材料,是以奥氏体型不锈钢为基础添加一些提高热强性的合金元素而成。它们既可作为耐蚀钢使用,也可作为耐热钢使用。列入我国国家标准牌号的有12Cr18Ni9、06Cr18Ni11Nb、06Cr23Ni13等。为了提高钢的热强性、抗氧化性和抗渗碳性,在06Cr25Ni20基础上加入钼、氮,研制出022Cr25Ni22Mo2N作为在更高温度下抗氧化的奥氏体型不锈钢。化工设备中的炉管,既要求具有耐蚀性又要求在高温下工

作,往往选用铸造或电渣熔铸的奥氏体为基体的(同时存在多种碳化物)不锈耐热钢或耐热合金,如ZG4Cr25Ni20Si2(HK40)、ZG4Cr25Ni35Si(HP45)和ZG5Cr26Ni36Co15W5(Supertherm)等牌号。

4.奥氏体-铁素体型不锈钢

它的显微组织为奥氏体加铁素体。铁素体的体积分数小于10%的不锈钢是在奥氏体钢基础上发展的钢种。它与含相同碳量的奥氏体型不锈钢相比,具有较小的晶间腐蚀倾向和较高的力学性能,且韧性比铁素体型不锈钢好。同时,少量铁素体的存在,还有利于奥氏体型不锈钢在施焊过程中,防止焊缝热裂纹的形成。通常把这类钢纳入奥氏体型不锈钢范畴。

当铁素体的体积分数在30%~60%之间时,该类钢具有特殊抗点蚀、抗应力腐蚀性能,从金相组织上分类,属于典型的双相不锈钢。列入我国国家标准的钢板有022Cr19Ni5Mo3Si2N、022Cr25Ni6Mo2N等双相或复相不锈钢,其铁素体的体积分数为60%。这类钢的屈服强度约为一般奥氏体不锈钢的两倍。除了具有上述耐蚀性外,其耐晶间腐蚀性也较好。它已在大型化肥厂尿素CO2车间冷却器、化工厂制盐蒸发设备的装置和输油、天然气管路等方面得到推广使用。这类钢属于目前新型抗应力腐蚀的钢种,是机械加工、冷冲压和焊接性能均良好的一种有发展前途的钢种。

5.沉淀硬化型不锈钢

它的组织形态可为三类:沉淀硬化半奥氏体型、沉淀硬化马氏体型和沉淀硬化奥氏体型。列入我国国家标准牌号的有07Cr15Ni7Mo2Al、09Cr17Ni5Mo3N和06Cr17Ni7AlTi三种,是属于沉淀硬化半奥氏体型不锈钢。该钢的组织特点是在固溶或退火状态时具有奥氏体加体积分数为5%~20%的铁素体组织。这种钢经过一系列的热处理或机械变形处理后,奥氏体转变为马氏体,再通过时效析出硬化达到所需要的高强度。这种钢具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空航天工业中得到应用。



本文地址:https://www.huweiming.com/post/565.html
版权声明:本文为原创文章,版权归 胡伟明 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

评论已关闭!