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化學(xué)分類(lèi)鐵素體不銹鋼在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%,具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)鋼一般不含鎳,有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,這類(lèi)鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大,膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn),多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類(lèi)鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn),因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)(AOD或VOD)的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低,因此使這類(lèi)鋼獲得廣泛應(yīng)用。 奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。該類(lèi)鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn),與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無(wú)室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高,具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比,強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能,也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 馬氏體不銹鋼通過(guò)熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼,通俗地說(shuō),是一類(lèi)可硬化的不銹鋼。典型牌號(hào)為Cr13型,如2Cr13,3Cr13,4Cr13等。粹火后硬度較高,不同回火溫度具有不同強(qiáng)韌性組合,主要用于蒸汽輪機(jī)葉片、餐具、外科手術(shù)器械。根據(jù)化學(xué)成分的差異,馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類(lèi)。根據(jù)組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同,還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼等。 對(duì)于產(chǎn)品的檢驗(yàn),知道產(chǎn)品的來(lái)源和組織性能是無(wú)損檢測(cè)最好的手段,也是NDT從業(yè)者的創(chuàng)新。 成分組成在18-8型不銹鋼的成分基礎(chǔ)上演變,主要有以下幾方面的重要發(fā)展: 1) 加Mo改善點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕; 2) 降C或加Ti、Nb,減少晶間腐蝕傾向; 3) 加Ni和Cr改善高溫抗氧化性和強(qiáng)度; 4) 加Ni改善抗應(yīng)力腐蝕性能; 5) 加S、Se改善切削性和構(gòu)件表面精度。 結(jié)構(gòu)組織鐵素體相的形成:對(duì)奧氏體不銹鋼性能的影響。F相的出現(xiàn)一般都對(duì)奧氏體不銹鋼的性能帶來(lái)不利的影響:如使熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大;鋼的耐點(diǎn)蝕性下降,在諸多腐蝕環(huán)境(如尿素生產(chǎn))中耐蝕性劣化;在高溫下加長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí),F(xiàn)相會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)棣蚁嗍逛撟兇嗟鹊取?/span> 含量的粗略判定 Creq=%Cr+1.5×%Si+%Mo,Nieq=%Ni+30×(%C+%N)+0.5×%Mn 鐵素體相的消除 根本的辦法是提高鋼中奧氏體形成元素的含量。Ni是首選的元素,但是從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),Mn和N也受到人們的重視。特別是N,其抑制鐵素體形成的能力為Ni的30倍,同時(shí)又有改善耐蝕性和提高強(qiáng)度的作用。 機(jī)械性能20℃溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機(jī)械性能如下:
高溫下高合金奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度(Rp0.2MPa)如下:
生產(chǎn)工藝奧氏體不銹鋼生產(chǎn)工藝性能良好,特別是鉻鎳奧氏體不銹鋼,采用生產(chǎn)特殊鋼的常規(guī)手段可以順利地生產(chǎn)出各種常用規(guī)格的板、管、帶、絲、棒材以及鍛件和鑄件。由于合金元素(特別是鉻)含量高而碳含量又低,多采用電弧爐加氬氧脫碳(AOD)或真空脫氧脫碳(VOD)法大批量生產(chǎn)這類(lèi)不銹鋼材,對(duì)于高級(jí)牌號(hào)的小批量產(chǎn)品可采用真空或非真空非感應(yīng)爐冶煉,必要時(shí)加電渣重熔。 鉻鎳奧氏體不銹鋼優(yōu)良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工,鋼錠加熱溫度為1150~1260℃,變形溫度范圍一般為900~1150℃,含銅、氮以及用鈦、鈮穩(wěn)定化的鋼種偏靠低溫,而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導(dǎo)熱差,保溫時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)。熱加工后工件空冷即可。鉻錳奧氏體不銹鋼熱裂紋敏感性較強(qiáng),鋼錠開(kāi)坯時(shí)要小變形、多道次,鍛件宜堆冷。可以進(jìn)行冷軋、冷拔和旋壓等冷加工工藝和沖壓、彎曲、卷邊與折疊等成形操作。鉻鎳奧氏體不銹鋼加工硬化傾向較鉻錳鋼弱,一次退火后冷變形量可以達(dá)到70%~90%,但鉻錳奧氏體不銹鋼由于變形抗力大,加工硬化傾向強(qiáng),應(yīng)增加中間軟化退火次數(shù)。一般中間軟化退火處理為1050~1100℃水冷。 奧氏體不銹鋼也可生產(chǎn)鑄件。為了提高鋼液的流動(dòng)性,改善鑄造性能,鑄造鋼種合金成分應(yīng)有所調(diào)整:提高硅含量,放寬鉻、鎳含量的區(qū)間,并提高雜質(zhì)元素硫的含量上限。 奧氏體不銹鋼使用前應(yīng)進(jìn)行固溶處理,以便最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到奧氏體基體中,同時(shí)也使組織均勻化及消除應(yīng)力,從而保證優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能。正確的固溶處理制度為1050~1150℃加熱后水冷(細(xì)薄件也可空冷)。固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定:無(wú)鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低(≤1100℃),而更高合金化的牌號(hào)如00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N等宜較高(1080~1150℃)。 生產(chǎn)中廣泛采用先進(jìn)技術(shù),如爐外精煉率達(dá)到95%以上,連鑄比超過(guò)80%,高速軋機(jī)和精、快鍛機(jī)等普遍推廣。特別是在冶煉和加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)控制,保證了產(chǎn)品質(zhì)量和性能的可靠和穩(wěn)定。
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