2-1.鐵素體鋼
含鉻(gè)大於14%的低碳(tàn)鉻不鏽鋼,含鉻大幹27%的任何含碳量的鉻不鏽(xiù)鋼,以及在上述成分基(jī)礎上再添加有鉬、鈦、铌、矽、鋁、、鎢(wū)、釩等元素的(de)不鏽鋼,化學成分中(zhōng)形成鐵素體的元素占絕對優勢,基體組織為鐵素。這類鋼在淬火(固溶)狀態下的(de)組織為鐵素體,退火及時效狀態的組織中則可見到少(shǎo)量(liàng)碳化物及金屬間化合物(wù)。屬於這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不鏽鋼因(yīn)為含鉻量高,耐腐蝕性能與抗(kàng)氧化性能均比較好,但(dàn)機械性能(néng)與工藝性能較(jiào)差,多用於受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。
2-2.鐵素休(xiū)-馬氏體(tǐ)鋼
這類鋼在高溫時為y+a(或δ)兩相狀態,快冷時發生y-M轉變,鐵(tiě)素體仍被(bèi)保留,常溫組織為馬氏體和鐵素體,由(yóu)於成分(fèn)及加熱溫度的(de)不同,組織中的鐵素體量可在百(bǎi)分之(zhī)幾(jǐ)至幾十的範圍內變化。0Crl3鋼(gāng),lCrl3鋼(gāng),鉻偏上限而碳偏(piān)下限的2Cr13鋼(gāng),Cr17Ni2鋼,Cr17wn4鋼,以及在ICrl3鋼(gāng)基礎上發(fā)展起來的許多改型12%鉻熱強鋼(這類鋼也叫做耐熱不(bú)鏽鋼)中的許多鋼號,如Cr11MoV,Cr12WMoV,Crl2W4MoV,18Crl2WMoVNb等均屬幹這一類。
鐵素體—馬氏體鋼(gāng)可以部分地接受淬火強化,故可獲得較高的機械性能。但它們的機械性能與工藝性能在很大程度上受組織中(zhōng)鐵素體的(de)含量(liàng)及分布形態的影響(xiǎng)。這類鋼按成分中的含鉻量分屬12~14%與15~18%兩個係列。前者具有抵抗大氣及弱腐蝕性介(jiè)質的能力,並且具有(yǒu)良好的減震性及較小的線膨脹(zhàng)係數(shù);後者的耐腐蝕性能與相同含鉻量的鐵素(sù)體(tǐ)耐酸鋼相當,但在一定程度上(shàng)也保(bǎo)留著高鉻(gè)鐵素體鋼的某些缺點。
2-3.馬氏體鋼
這類鋼在正常淬火溫度下處在y相(xiàng)區,但它們的y相僅在高溫時穩定(dìng),M點一(yī)般在(zài)3OO℃左右,故冷卻時轉變為馬氏體。
這類鋼包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部(bù)分改型12%鉻熱強鋼,如(rú)13Cr14NiWVBA,Cr11Ni2MoWVB鋼等。馬氏體不鏽鋼的機械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能,均和含鉻12~14%的鐵素體(tǐ)-馬氏體不鏽(xiù)鋼相近。由於組織中沒(méi)有遊離的鐵(tiě)素體,機械性能比上述鋼要高,但熱處理(lǐ)時的過熱敏感性較低。
2-4.馬氏體—碳化(huà)物鋼
Fe-C合金的並析點的含碳為0.83%,在不鏽鋼中由於鉻使S點左移,含(hán)12%鉻(gè)和大於0.4%碳的鋼(圖11-3),以及含18%鉻和大於0.3%碳的鋼(圖卜)3)均屬於過共析鋼。這類鋼在正常淬火(huǒ)溫度加熱,次生碳化(huà)物不能完全溶於奧氏體,因此淬火後的(de)組織為馬(mǎ)氏體和碳化物組成。
屬於這一類的不鏽鋼牌號不多,卻是一些含碳比較高的不鏽鋼,如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo鋼等,含碳量偏上限的3Crl3鋼在(zài)較低的溫度下淬火(huǒ),也可(kě)能出現這樣的組織。由於含(hán)碳量高,上述9Cr18等三個鋼號中雖含有較多的鉻,但其耐腐蝕性能僅與含12~14%鍺的不鏽鋼相當。這類(lèi)鋼的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、軸承、彈簧及醫療器械等。
2-5.奧氏體鋼
這類鋼含有較多擴(kuò)大y區和穩定奧氏體的元素(sù),在高溫時為均為y相,冷卻時由於Ms點(diǎn)在室(shì)溫以下,所以在(zài)常溫下(xià)具有奧氏體組織。 18-8, 18-12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不鏽鋼,以錳代替部分(fèn)鎳並加氮的低鎳不鏽鋼如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等均(jun1)屬(shǔ)於這(zhè)一類。
奧氏體不鏽鋼具有(yǒu)前已述及的許(xǔ)多優點,雖然機械性能也比較低,和鐵素體不鏽鋼—樣不能熱處理強化,但(dàn)可以(yǐ)通過冷加工變形(xíng)的方法(fǎ),利用加工硬化作用提高它們的強度。 這類鋼(gāng)的缺點是對晶間腐蝕(shí)及應力腐蝕(shí)比較敏感,需(xū)通過適當地合金添加劑及(jí)工藝措施消除。
2-6.奧氏體-鐵素體鋼(gāng)
這類鋼因擴大y區和穩定奧氏體元素的作用程度,不足(zú)以使鋼在常溫或很(hěn)高的溫度下具有純(chún)奧氏體組織,因此為奧(ào)氏體(tǐ)-鐵素體複相狀態,其鐵素體量也因成分及加熱溫度不同而可在較大(dà)的範圍內變化。
屬於這一(yī)類的不鏽鋼很多,如低碳的18-8鉻鎳鋼,加鈦、铌(ní)、鉬的18-8鉻(gè)鎳鋼,特別是在鑄鋼的組織中均可(kě)見到鐵素體,此外含鉻大於14~15%而碳低於0.2%的鉻錳不鏽鋼(如Cr17Mnll),以及目前研究的和(hé)已獲得應用的大多數鉻錳氮不鏽鋼等。與純奧氏體不鏽鋼比較,這類鋼的優點很多,如屈服強度較高,抗晶間腐蝕的能力較高,應力腐蝕的敏感性低,焊接時產(chǎn)生熱裂紋的傾向小,鑄造流動性好等等。缺點是(shì)壓力(lì)加工性能較差,點腐蝕傾向較(jiào)大,易產生c相脆性(xìng),在強磁場作用下表(biǎo)現出弱磁性等。所有這些優點和缺點均來源於組織中的鐵素體。
2-7.奧氏缽-馬氏(shì)體鋼
這類(lèi)鋼的Ms點低於室溫,固溶處理以後為奧氏(shì)體組織(zhī),易於成形和焊接。通常可用兩種工(gōng)藝方法使之(zhī)發生馬氏體轉(zhuǎn)變。一(yī)是固溶處(chù)理以後(hòu)經700~800度加熱,奧氏體因析出碳化鉻而轉變為介穩定狀態,Ms點升高至室(shì)溫以上,冷卻時轉變為馬氏(shì)體;二是(shì)固溶處理以後直接冷卻至(zhì)Ms與Mf點之間,使奧氏體轉變為馬氏體。後一方法可獲(huò)得較高(gāo)的(de)耐腐蝕性能,但(dàn)固溶處理以後至深(shēn)冷的間隔時間不宜過久,否則會因奧氏體的陳化穩(wěn)定(dìng)作用而使深冷的強化效應(yīng)降低。經上述處理以後鋼再經400~500度時效,使析(xī)出金屬間化(huà)合物進—步強化。這類鋼的典型鋼號有17Cr一7Ni一A1、15Cr-9Ni-A1,17Cr—5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo一A1等等。這類鋼也稱為奧氏體-馬氏體時效不鏽鋼,並因為實(shí)際上這些鋼的(de)組織(zhī)中除奧氏體和馬氏體以外,還存在不同數量的鐵素體,故也稱為半奧氏體沉澱(diàn)硬化不鏽鋼。
這類鋼是50年代(dài)後期發展和應用的新型不鏽鋼,它們總的(de)特點是強度高(gāo)(C可達100一150)及熱強性好,但由於含鉻量較低(dī)並在熱處理時有碳(tàn)化鉻析出,因此耐腐蝕性能比標準的奧氏體不鏽鋼要低一些。也可(kě)以(yǐ)說這類鋼的高強度是在犧牲一(yī)部分耐腐蝕性(xìng)能(néng)與其他性能(如非磁性)的情況下獲得的,目前這類鋼主要用於航空工業及火(huǒ)箭導彈生產方麵,一般機械製造中應用尚不普遍,並且在分類上也有把它們納為超高強度鋼的一個係列。
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