不銹(xiu)鋼有許多分類方法,如按化學成分分類,按功能特點分類,按金相組織和熱處理特征分類等。從熱處理生產工藝考慮,按金相組織和熱處理特征分類更具有實際意義。這也是常見的分類方法。在我國的相關標準中,如GB 1220《不銹鋼棒》、GB 2100《不銹耐酸鋼技術條件》,均是按這種方法分類的。其中,沉淀硬(ying)化不銹鋼的分類還考慮了熱處理特征。所謂按金相組織分類,就是指把鋼加熱到某一高溫溫度后快速冷卻到室溫所能獲得的金相組織種類。
不銹鋼按金相組織和熱處理特征分類,基本上可分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、沉淀硬化型、鐵素體-奧氏體型(即本書中的雙相不銹鋼)等五種類型。這里需要說明的是:有些不銹鋼,如1Cr13,加熱快冷后的金相組織是在馬氏體基體上含有少量鐵素體;9Cr18加熱并快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量碳化物;0Cr13Ni4Mo加熱快冷后,金相組織是在馬氏體基體上含有少量奧氏體;ZG1Cr18Ni9 加熱快冷后的金相組織是在奧氏體基體上含有少量鐵素體等,本書對它們都是以所獲得的基體組織為準分別歸屬馬(ma)氏體不銹鋼(gang)或奧(ao)氏體不銹鋼,而不在雙相不銹鋼范圍之內,本書中的雙相不銹鋼特指高溫加熱后快速冷卻到室溫,同時獲得鐵素體和奧氏體兩相組織的不銹鋼,且其中一相含量不低于25%。
這五類不銹鋼在成分,金相(xiang)組織,耐腐蝕(shi)性,可達(da)到的力學性能及(ji)熱處理方式等方面各有不同。
1. 鐵素(su)體不銹(xiu)鋼
鐵素體不銹鋼中(zhong)的(de)主要(yao)合金元素是(shi)(shi)鉻,當(dang)鋼中(zhong)含(han)有(you)大(da)于12%的(de)鉻,再含(han)有(you)其他穩定鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)元素時,則鋼中(zhong)的(de)組(zu)織結構基本上是(shi)(shi)鐵(tie)素體(ti)(ti),在室溫(wen)下的(de)組(zu)織也是(shi)(shi)鐵(tie)素體(ti)(ti)。
鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)組(zu)織決(jue)定(ding)了其(qi)具有不(bu)太高的(de)強度,而且(qie)不(bu)能通過(guo)熱處理方法(fa)強化(hua),該鋼(gang)(gang)種有一定(ding)的(de)塑性(xing),但脆性(xing)較大。鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)對硝酸等氧化(hua)性(xing)介(jie)質(zhi)有良(liang)好的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)。且(qie)隨(sui)著鉻含量的(de)增加(jia),其(qi)抗(kang)(kang)氧化(hua)性(xing)介(jie)質(zhi)腐(fu)蝕的(de)能力也增加(jia)。在(zai)還原性(xing)介(jie)質(zhi)中的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)較差。在(zai)含氯化(hua)物介(jie)質(zhi)中有良(liang)好的(de)抗(kang)(kang)應力腐(fu)蝕開裂能力。
2. 馬氏體不銹鋼
馬(ma)氏(shi)體不銹鋼(gang)主(zhu)要(yao)(yao)含12%~18%的(de)鉻元素,并依據使(shi)用(yong)條件(jian)要(yao)(yao)求調整其含碳量,一般在0.1%~0.4%,對于做工具使(shi)用(yong)時,含碳量可(ke)達(da)0.8%~1.0%.有(you)的(de)還根據需要(yao)(yao)加入一定量的(de)鎳、鉬等合金元素。
馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)在加(jia)熱(re)時(shi)可(ke)以(yi)發生相變,因此(ci),可(ke)以(yi)通過(guo)熱(re)處理方法在很大范圍(wei)內調整其力學性能,這(zhe)使(shi)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)可(ke)以(yi)用于制(zhi)造有較高強(qiang)度要求(qiu)的零部件。
馬(ma)氏體不銹鋼(gang)在(zai)無機(ji)酸(suan)、有機(ji)酸(suan)及有機(ji)酸(suan)鹽(yan)(yan)中有較好的(de)耐(nai)腐蝕性。在(zai)硫酸(suan)、鹽(yan)(yan)酸(suan)、熱硝酸(suan)中的(de)耐(nai)腐蝕能力(li)差。
3. 奧氏體不(bu)銹鋼
奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼都(dou)含有(you)較(jiao)高的(de)鉻,一般(ban)大于(yu)18%,含有(you)8%左右(you)的(de)鎳,有(you)的(de)以(yi)錳(Mn)取代部分鎳,為(wei)進一步提(ti)高耐(nai)腐蝕性(xing),有(you)的(de)還加(jia)入(ru)鉬(mu)、銅、硅(Si)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等合(he)金元素(su)。奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼與鐵素(su)體不銹(xiu)鋼相(xiang)似,加(jia)熱(re)時不發生相(xiang)變,不能通過熱(re)處(chu)理(li)方(fang)法強化力(li)學性(xing)能,其強度較(jiao)低,塑性(xing)、韌性(xing)較(jiao)高。
奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)比馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)好(hao)(hao),鉻-鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)對(dui)氧化性介質耐(nai)腐(fu)蝕(shi),含鉬(mu)、銅、硅的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在硫酸中(zhong)有更好(hao)(hao)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性。含穩定化元素鈦或(huo)鈮(ni)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有良好(hao)(hao)的(de)抗晶間腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。提(ti)(ti)高奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)鉻、鉬(mu)、鎳(nie)、氮元素,可提(ti)(ti)高抗點(dian)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。
4. 沉淀硬(ying)化不銹鋼
沉淀(dian)硬化不銹鋼的(de)特點是(shi),在成分中除含(han)有鉻、鎳元素外,還含(han)有可(ke)以(yi)在熱處理時(shi)能(neng)形成沉淀(dian)析出(chu)相的(de)銅(tong)、鋁(Al)、鈦、鈮、鉬等元素,并(bing)以(yi)此使(shi)鋼得到強化。
沉淀硬(ying)化不銹鋼可以(yi)通(tong)過熱處(chu)理方法(fa)調(diao)整力學性(xing)能。所以(yi),沉淀硬(ying)化不銹鋼既彌補了馬氏(shi)體不銹鋼耐腐蝕(shi)性(xing)較(jiao)(jiao)差的不足,又彌補了奧氏(shi)體不銹鋼不能通(tong)過熱處(chu)理方法(fa)強化的不足,使其(qi)既保證機械性(xing)能有較(jiao)(jiao)大(da)的調(diao)節空間(jian),又具有較(jiao)(jiao)好的耐腐蝕(shi)性(xing)能,越來越得(de)到重(zhong)視。
5. 雙相不(bu)銹鋼(gang)(鐵素體-奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang))
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼一(yi)般含有17%~30%的(de)鉻和(he)3%~13%的(de)鎳,另外,還加(jia)入(ru)鉬、銅、鈮、氮等(deng)元(yuan)素。另一(yi)個特(te)點是將含碳量控制(zhi)得(de)很低(di)。依據成分不(bu)同,有的(de)以鐵素體為(wei)主(zhu),有的(de)以奧氏體為(wei)主(zhu),構成鐵素體和(he)奧氏體兩(liang)相(xiang)共存的(de)組織狀(zhuang)態。
雙相不銹(xiu)鋼采用正確的固溶(rong)處(chu)理后,因為含(han)有(you)強化元(yuan)素,使其(qi)具有(you)比奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼稍高的機械性能。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中因含有較(jiao)高量(liang)的鉻及其他多種(zhong)對耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)有效的合金元(yuan)素,所(suo)以,耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能好,特別是耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)及耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂性(xing)能好。雙相(xiang)不銹(xiu)鋼雖然出現得較(jiao)晚,但已經(jing)受到重視,應用(yong)于各個方(fang)面。