馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)一類可(ke)(ke)通過(guo)熱處理(淬(cui)火回火)對其性(xing)能進(jin)行調整(zheng)的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),通俗地講(jiang)是(shi)一類可(ke)(ke)硬(ying)化的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),此(ci)類鋼(gang)(gang)具有高(gao)的硬(ying)度、良好的力學性(xing)能和不(bu)(bu)銹(xiu)性(xing),這些特(te)性(xing)決(jue)定(ding)了此(ci)類鋼(gang)(gang)必須(xu)具備兩個基(ji)本條(tiao)件:其一,在平衡(heng)相圖中必須(xu)有奧氏(shi)體(ti)(ti)相區存在;其二,為使鋼(gang)(gang)形(xing)成耐腐蝕(shi)的鈍化膜,鉻含量必須(xu)在10.5%以上。馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在淬(cui)火狀態下具有體(ti)(ti)心四(si)方晶體(ti)(ti)結構(馬氏(shi)體(ti)(ti)),具有鐵磁性(xing),在較弱腐蝕(shi)環(huan)境中具有耐蝕(shi)性(xing)。鋼(gang)(gang)中的鉻含量可(ke)(ke)達18%,碳可(ke)(ke)以超過(guo)1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏體不銹鋼,它是國際上通用的牌號,美國稱AISI410,法國RCC-M為Z10C-13、Z12C-13、日本稱SUS410、德國DIN標準中稱作X15Cr13。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼屬于半馬氏體型不銹鋼,經淬火的組織除馬氏體外,尚存在鐵素組織。經淬火和回火處理的1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有較高的強度、韌性,較好的耐蝕性和冷變形能力,具有良好的減振性能。通常該鋼在淬火和回火狀態下使用,回火為高溫回火和低溫回火,應避免在370~560℃的溫度回火,以確保鋼的良好性能。低溫回火可消除淬火過程中形成的內應力,高溫回火在保證其良好耐蝕性同時,可獲得優良的綜合力學性能。1Cr13、12Cr13主要用于對韌性要求較高和具有不銹性的受沖擊載荷的部件,如葉片、水壓機閥、緊固件、熱裂解抗硫腐蝕設備等,亦可制作在常溫條件耐弱腐蝕介質腐蝕的設備和部件。在反應堆中主要用于2、3級輔助泵傳動軸、蒸發器支撐件、控制棒驅動機構等。
一、化學成(cheng)分
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的化學成分列于(yu)表3-1,反應(ying)堆用的1Cr13、12Cr13 不(bu)銹(xiu)鋼的特殊規定也一(yi)并列入此表。
二、室(shi)溫力學性能(neng)
不(bu)同標準對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的室溫(wen)力學(xue)性(xing)能(neng)的規定(ding)值(zhi)(zhi)見表(biao)3-2。實測數據見表(biao)3-3。奧(ao)氏體(ti)化溫(wen)度(du)和回火溫(wen)度(du)對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼室溫(wen)力學(xue)性(xing)能(neng)的影響見圖3-2。熱處理(li)工藝(yi)制度(du)對(dui)不(bu)同溫(wen)度(du)下(1Cr13)410不(bu)銹鋼沖擊值(zhi)(zhi)的影響見表(biao)3-4。
三、疲勞和斷(duan)裂
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的室溫疲勞極限見表3-5,在指定存活率下(xia)的N-S曲線見圖3-3。試(shi)驗用(yong)鋼化學成分為0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試(shi)樣的熱處(chu)理(li)工藝為:1050℃油淬,720℃×2h空冷(leng)回水。
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼在NaCl中的(de)疲勞(lao)行(xing)為見圖(tu)3-4。顯然(ran)環境(jing)的(de)變(bian)化對其疲勞(lao)壽(shou)命產生較(jiao)大影(ying)響。隨(sui)著 NaCl濃(nong)度增加,(1Cr13)410不(bu)銹鋼的(de)疲勞(lao)壽(shou)命縮短,見圖(tu)3-5。
四(si)、高溫瞬力學性能
不(bu)同熱處理條件(jian)下的高(gao)溫瞬時(shi)力學性能(neng)見(jian)表3-6。隨(sui)回火(huo)溫度的提高(gao)×強度下降而塑韌性明顯提高(gao),詳見(jian)表3-7。
五、持久和蠕變性能
數據見表3-8和表3-9。最(zui)小蠕變速(su)度和應力關(guan)系曲線見圖3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持久強度(1030~1050℃油淬,750℃回火空冷(leng))
六、高溫(wen)度疲(pi)勞和介質條件的影響(xiang)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼的高(gao)溫疲(pi)勞(lao)數據(ju)和介質條件對其高(gao)溫疲(pi)勞(lao)性能的影響見表(biao)3-10和表(biao)3-11。
七、抗氧(yang)化和耐蝕性
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼出現強(qiang)烈氧(yang)(yang)化(hua)(hua)開(kai)始溫度為750℃。抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性能見(jian)表3-12。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼具有不(bu)銹性,在室溫稀硝酸及弱有機(ji)酸中(zhong)也有一定(ding)耐蝕性,在某些介質中(zhong)的耐蝕性見(jian)表3-13。在反應堆環境中(zhong)的腐蝕見(jian)表3-14至表3-17。
八、熱處理及組織(zhi)結(jie)構
臨界點(近似值):℃
等溫(wen)轉(zhuan)變(bian)曲(qu)線:0.10C-12.4 Cr的1Cr13鋼(gang),奧氏體化溫(wen)度為(wei)980℃的等溫(wen)轉(zhuan)變(bian)曲(qu)線見圖3-7。
熱處理(li)工(gong)藝:(1Cr13)410不銹鋼的(de)熱處理(li)工(gong)藝如下。
冶金廠通常以退火(huo)狀態(tai)交貨,以便最終用(yong)(yong)戶加工制(zhi)(zhi)造。在制(zhi)(zhi)造廠的(de)最終熱(re)處理為(wei)淬火(huo)并高溫回(hui)火(huo),其組(zu)織(zhi)為(wei)回(hui)火(huo)索氏體和少量鐵素體。回(hui)火(huo)溫度(du)的(de)選(xuan)擇(ze)視(shi)其使用(yong)(yong)要(yao)求而定(ding),可參閱圖3-2。
九、工藝性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的(de)冷(leng)(leng)(leng)塑(su)性(xing)及深(shen)沖性(xing)、拋光性(xing)和切削加(jia)(jia)工性(xing)能(neng)良好(hao),板(ban)(ban)材的(de)深(shen)沖度(du)與其厚度(du)有關,板(ban)(ban)材愈厚深(shen)沖度(du)愈高。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的(de)熱(re)加(jia)(jia)工溫度(du)以850~1200℃為宜,隨后(hou)(hou)需灰冷(leng)(leng)(leng)或砂冷(leng)(leng)(leng)。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)具有良好(hao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng),其焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)與0Cr13相(xiang)近,可采用0Cr13或奧(ao)(ao)107、奧(ao)(ao)207的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie),為防止焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)冷(leng)(leng)(leng)裂紋,焊(han)(han)(han)(han)(han)前應(ying)該預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫度(du)為200~300℃,焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)經700~750℃熱(re)處理(li)可獲得良好(hao)的(de)性(xing)能(neng),選(xuan)用奧(ao)(ao)氏(shi)體焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材料焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie),焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)可不(bu)進行(xing)熱(re)處理(li)。應(ying)該強調的(de)是,當焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)需進行(xing)機械加(jia)(jia)工時應(ying)進行(xing)退(tui)火處理(li)。
十、物理性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的(de)物(wu)理性能見表3-18。
十一、應用(yong)
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼主要(yao)用作抗弱腐蝕介質,并要(yao)求具有較高韌(ren)性及(ji)受(shou)沖擊負荷(he)的零部件,如汽輪機(ji)(ji)葉片、水壓機(ji)(ji)閥、結構架、螺(luo)栓、螺(luo)帽等。在(zai)反應(ying)堆環(huan)境中(zhong),主要(yao)用于2、3級輔助(zhu)泵(beng)傳動軸(zhou)、蒸發(fa)器支(zhi)承件、控制棒驅動機(ji)(ji)構等。