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  • 其他元素對不銹鋼的性能和組織的影響

    　　<其他元素對不銹鋼的性能和組織的影響> 　　不銹鋼中有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素，如硅、硫、磷等.也有的是為了某些特定的目的而加入的，如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來(lái)說(shuō)，這些元素相對于已討論的九種元素，都是非主要方面的，雖然如此，但也不能完全忽略，因為它們對不銹鋼的性能與組織同樣也發(fā)生影響。 　　硅是形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。 　　鈷作為合金元素在鋼中應用不多，這是因為鈷的價(jià)格高及其在其它方面(如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等)有著(zhù)更重要的用途。在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多，常用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼(含1.2-1.8%鈷)加鈷，目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度，因為這種不銹鋼的主要用途是制造切片機械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。 　　硼：高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0.005%硼，可使在沸騰的65%醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼(0.0006~0.0007%)可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體，使奧氏體鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大，但含有較多的硼(0.5~0.6%)時(shí)，反而可防止熱裂紋的產(chǎn)生。因為當含有0.5~0.6%的硼時(shí)，形成奧氏體-硼化物兩相組織，使焊縫的熔點(diǎn)降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區時(shí)，母材在冷卻時(shí)產(chǎn)生的張應力，由處于液態(tài).固態(tài)的焊縫金屬承受，此時(shí)是不致引起裂縫的，即使在近縫區形成了裂紋，也可以為處于液態(tài)-固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著(zhù)特殊的用途。 　　磷：在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素，但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著(zhù)，故含量可允許高一些，如有的資料提出可達0.06%，以利于冶煉控制。個(gè)別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達0.06%(如2Crl3NiMn9鋼)以至0.08%(如Cr14Mnl4Ni鋼)。利用磷對鋼的強化作用，也有加磷作為時(shí)效硬化不銹鋼的合金元素，PH17-10P鋼(含0.25%磷)乃PH-HNM鋼(含0.30磷)等。 　　硫和硒：在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中加0.2~0.4%的硫，可提高不銹鋼的切削性能，硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能，是因為它們降低不銹鋼的韌性，例如一般18-8鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達30公斤/厘米2。含0.31%硫的18-8鋼(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的沖擊值為1.8公斤/平方厘米;含0。22%硒的18-8鋼(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的沖擊值為3.24公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能，所以實(shí)際應用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。 　　稀土元素：稀土元素應用于不銹鋼，目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體-鐵素體不銹鋼中加0.02~0.5%的稀土元素(鈰鑭合金)，可顯著(zhù)改善鍛造性能。曾有一種含19.5%鉻、23%鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼，由于熱加工工藝性能在過(guò)去只能生產(chǎn)鑄件，加稀土元素后則可軋制成各種型材。

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    馬氏體不銹鋼百科

    　　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(lái)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。 　　標準馬氏體鋼材的改良，含有類(lèi)如鎳、鉬、釩等的添加元素，主要是用于將標準鋼材受限的容許工作溫度提升至高于1100K，當添加這些元素時(shí)，碳含量也增加，隨著(zhù)碳含量的增加，在焊接物的硬化熱影響區中避免龜裂的問(wèn)題變成更嚴重。 　　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(wú)論鋼材的原先狀態(tài)如何，經(jīng)過(guò)焊接后都會(huì )在鄰近焊道處產(chǎn)生一硬化的馬氏體區，熱影響區的硬度主要是取決于母材金屬的碳含量，當硬度增加時(shí)，則韌性減少，且此區域變成較易產(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。 　　馬氏體不銹鋼是一類(lèi)可以通過(guò)熱處理(淬火、回火)對其性能進(jìn)行調整的不銹鋼，通俗地講，是一類(lèi)可硬化的不銹鋼。這種特性決定了這類(lèi)鋼必須具備兩個(gè)基本條件：一是在平衡相圖中必須有奧氏體相區存在，在該區域溫度范圍內進(jìn)行長(cháng)時(shí)間加熱，使碳化物固溶到鋼中之后，進(jìn)行淬火形成馬氏體，也就是化學(xué)成分必須控制在γ或γ+α相區，二是要使合金形成耐腐蝕和氧化的鈍化膜，鉻含量必須在10.5%以上。按合金元素的差別，可分為馬氏體鉻不銹鋼和馬氏體鉻鎳不銹鋼。 　　馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵、鉻和碳。圖1-4是Fe-Cr系相圖富鐵部分，如Cr大于13%時(shí)，不存在γ相，此類(lèi)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Fe-Cr二元合金中加入奧氏體形成元素，以擴大γ相區，對于馬氏體鉻不銹鋼來(lái)說(shuō)，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(gè)最重要的必備元素，事實(shí)上，馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類(lèi)鐵、鉻、碳三元合金。當然，還有其他元素，利用這些元素，可根據Schaeffler圖確定大致的組織。 　　馬氏體不銹鋼主要為鉻含量在12%-18%范圍內的低碳或高碳鋼。各國廣泛應用的馬氏體不銹鋼鋼種有如下3類(lèi)： 　　1.低碳及中碳13%Cr鋼 　　2.高碳的18%Cr鋼 　　3.低碳含鎳(約2%)的17%Cr鋼 　　馬氏體不銹鋼具備高強度和耐蝕性，可以用來(lái)制造機器零件如蒸汽渦輪的葉片(1Cr13)、蒸汽裝備的軸和拉桿(2Cr13)，以及在腐蝕介質(zhì)中工作的零件如活門(mén)、螺栓等(4Cr13)。碳含量較高的鋼號(4Cr13、9Cr18)則適用于制造醫療器械、餐刀、測量用具、彈簧等。 　　與鐵素體不銹鋼相似，在馬氏體不銹鋼中也可以加入其它合金元素來(lái)改進(jìn)其他性能：1.加入0.07%S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se;2.加入約1%Mo及0.1% V，可以增加9Cr18鋼的耐磨性及耐蝕性;3.加入約1Mo-1W-0.2V，可以提高1Cr13及2Cr13鋼的熱強性。 　　馬氏體不銹鋼與調制鋼一樣，可以使用淬火、回火及退火處理。其力學(xué)性質(zhì)與調制鋼也相似：當硬度升高時(shí)，抗拉強度及屈服強度升高，而伸長(cháng)率、截面收縮率及沖擊功則隨著(zhù)降低。 　　馬氏體不銹鋼的耐蝕性主要取決于鉻含量，而鋼中的碳由于與鉻形成穩定的碳化鉻，又間接的影響了鋼的耐蝕性。因此在13%Cr鋼中，碳含量越低，則耐蝕性越高。而在1Cr13、2Cr13、3Cr13及4Cr13四種鋼中，其耐蝕性與強度的順序恰好相反

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    奧氏體不銹鋼百科

    　　奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著(zhù)名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來(lái)的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過(guò)相變使之強化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行強化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。 　　簡(jiǎn)介 　　此類(lèi)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(lèi)鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著(zhù)提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸具有良好的耐蝕性。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。 　　奧氏體型鋼 　　(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;(14) 00Cr17Ni14Mo2;(15) 0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti;(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti;(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;(29) 0Cr18Ni13Si4 　　問(wèn)世時(shí)間及分類(lèi) 　　奧氏體不銹鋼1913年在德國問(wèn)世，在不銹鋼中一直扮演著(zhù)最重要的角色，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%。鋼號也最多，當今我國常用奧氏體不銹鋼的牌號就有40多個(gè)，最常見(jiàn)的就是18-8型。 　　定義：常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。 　　分類(lèi)：Fe-Cr-Ni (主體) 　　Fe-Cr-Mn問(wèn)世時(shí)間及分類(lèi) 　　奧氏體不銹鋼1913年在德國問(wèn)世，在不銹鋼中一直扮演著(zhù)最重要的角色，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%。鋼號也最多，當今我國常用奧氏體不銹鋼的牌號就有40多個(gè)，最常見(jiàn)的就是18-8型。 　　定義：常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。 　　分類(lèi)：Fe-Cr-Ni (主體) 　　Fe-Cr-Mn 　　國內外牌號對比 　　GB(中國)　ASTM(美國) JIS(日本) DIN(德國) 　　1Cr17Ni7 301 SUS301 X12CrNi177 　　1Cr18Ni9 302 SUS302 X12CrNi188 　　1Cr18Ni10 303 SUS303 X12CrNiS188 　　0Cr18Ni9 304 SUS304 X5CrNi189 　　00Cr19Ni10 304L SUS304L X2CrNi189 　　0Cr17Ni12Mo2 316 SUS316 X5CrNiMo1810 　　00Cr17Ni14Mo2 316L SUS316L X2CrNiMo1810 　　0Cr18Ni10Ti 321 SUS321 X10CrNiTi189 　　0Cr19Ni13Mo3 317 SUS317 X2CrNiMo1816 　　2. 奧氏體不銹鋼的成分 　　在18-8型不銹鋼的成分基礎上演變，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度 　　4) 加Ni改善抗應力腐蝕性能. 　　5) 加S、Se改善切削性和構件表面精度. 　　奧氏體不銹鋼成分系統圖 　　3. 奧氏體不銹鋼的組織 　　3.1鐵素體相的形成 　　3.1.1鐵素體相對奧氏體不銹鋼性能的影響 　　F相的出現一般都對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(cháng)時(shí)間加熱時(shí)，F相會(huì )轉變?yōu)棣蚁嗍逛撟兇嗟鹊取? 　　3.1.2鐵素體相的形成與含量的粗略判定 　　含量的粗略判定 　　Creq=%Cr+1.5×%Si+%Mo，Nieq=%Ni+30×(%C+%N)+0.5×%Mn 　　3.1.3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度的作用. 　　奧氏體不銹鋼的機械性能表 　　20℃溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機械性能 　　合金 ASTM EN 鋼種牌號 氮含量 屈服強度 抗拉強度 延伸率 　　GB % Rp0.2MPa RmMPa As% 　　316L 316L 1.4404 0.06 220 520 45 　　904L NO8904 1.4539 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 0.06 220 520 35 　　317LMN 317LMN 1.4439 0.15 270 580 40 　　254SMO S31254 1.4547 00Cr20Ni18Mo6CuN 0.20 300 650 40 　　654SMO S32654 1.4652 0.50 430 750 40 　　高溫下高合金奧氏體不銹鋼的強度(Rp0.2MPa) 　　合金 ASTM EN GB 氮含量% 100℃ 200℃ 400℃ 　　316L 316L 1.4404 0.06 166 137 108 　　904L N08904 1.4539 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 0.06 225 175 125 　　317LMN 317LMN 1.4439 0.15 225 185 150 　　254SMO S31254 1.4547 00Cr20Ni18Mo6CuN 0.20 230 190 160 　　654SMO S32654 1.4652 0.50 350 315 295 　　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)特殊鋼的常規手段可以順利地生產(chǎn)出各種常用規格的板、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，對于高級牌號的小批量產(chǎn)品可采用真空或非真空非感應爐冶煉，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、鈮穩定化的鋼種偏靠低溫，而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導熱差，保溫時(shí)間應較長(cháng)。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，鋼錠開(kāi)坯時(shí)要小變形、多道次，鍛件宜堆冷?？梢赃M(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，應增加中間軟化退火次數。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有所調整：提高硅含量，放寬鉻、鎳含量的區間，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)鉬或低鉬鋼種應較低(≤1100℃)，而更高合金化的牌號如00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N等宜較高(1080～1150℃)。 　　生產(chǎn)中廣泛采用先進(jìn)技術(shù)，如爐外精煉率達到95%以上，連鑄比超過(guò)80%，高速軋機和精、快鍛機等普遍推廣。特別是在冶煉和加工過(guò)程中實(shí)現電子計算機控制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和性能的可靠和穩定。 　　發(fā)展方向 　　(1)鋼種極低碳化(碳≤0.02%)和高純化(作為雜質(zhì)元素硫、磷、硅、錳等含量極低)。 　　(2)特殊用途鋼種開(kāi)發(fā)。如熱海水用高鉬鋼、高耐蝕高強度的高氮鋼(氮含量達到0.4%～0.6%甚至0.8%～1.0%)，不銹鋼功能材料(記憶材料、儲氫材料等)等。 　　(3)新工藝開(kāi)發(fā)。不銹鋼復合材料、非晶不銹鋼等。

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