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  • 1 # 亞瑟哈曼丹

    不鏽鋼主要用於耐酸,耐鹼的效能並不見得非常突出。

    按耐蝕要求,不鏽鋼有不同的合金成分,常用的就有數十種。按照成分,粗略劃為含鉻和含鉻鎳,低碳和超低碳系列等。

    不鏽鋼通常按基體組織分類,有如下系列:

    ⒈ 鐵素體不鏽鋼(200和400系)含鉻量在15%~30%,具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳,有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等元素,這類鋼具有導熱係數大,膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點,多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。鐵素體不鏽鋼價格不僅相對低且穩定,並且具有許多獨特的特點和優勢,業已證明,在許多原先認為只能採用奧氏體不鏽鋼(300系)的應用領域,鐵素體不鏽鋼是一種極為優異的替代材料,鐵素體不鏽鋼不含鎳,主要元素為鉻(>10%)和鐵,鉻是不鏽鋼特別耐腐蝕的元素,其價格相對穩定。。含鉻12%~30%。其耐蝕性、韌性隨含鉻量的增加而提高,可焊性優良 。

    ⒉ 奧氏體不鏽鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~25%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能透過相變使之強化,僅能透過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。綜合性能好,可耐多種介質腐蝕。

    為了防止晶間腐蝕,此類不鏽鋼通常為低碳或超低碳。

    ⒊ 雙相不鏽鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),指鐵素體與奧氏體各約佔50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不鏽鋼。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、Nb、Ti、N等合金元素。

    該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕效能和焊接效能具有突出優勢,同時還保持有鐵素體不鏽鋼的475℃脆性以及導熱係數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不鏽鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不鏽鋼具有優良的耐孔蝕效能,也是一種節鎳不鏽鋼。

    ⒋ 馬氏體不鏽鋼,透過熱處理可以調整其力學效能的不鏽鋼。通俗地說,是一類可硬化的不鏽鋼。典型牌號為鉻13型,如2鉻13 ,3鉻13 ,4鉻13等。淬火後硬度較高,不同回火溫度具有不同強韌性組合,主要用於蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。根據化學成分的差異,馬氏體不鏽鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同,還可分為馬氏體不鏽鋼、馬氏體和半奧氏體(或半馬氏體)沉澱硬化不鏽鋼以及馬氏體時效不鏽鋼等。強度可以做得非常高,但塑性和可焊性較差。但生產工藝複雜,控制要求非常高。

    ⒌ 沉澱硬化不鏽鋼(precipitation hardening stainless steel)在不鏽鋼化學成分的基礎上新增不同型別、數量的強化元素,透過沉澱硬化過程析出不同型別和數量的碳化物、氮化物、碳氮化物和金屬間化合物,既提高鋼的強度又保持足夠的韌性的一類高強度不鏽鋼,簡稱PH鋼。具有有很好的成形效能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核工業、航空和航天工業中應用。

    按成分可分為Cr系、Cr-Ni系、Cr-Mn-Ni及析出硬化系。

    (1)馬氏體沉澱硬化不鏽鋼。鋼中碳含量一般≤0.1%,但≥0.05%,目的是既有好的焊接性、耐蝕性,又具有較好的強韌性;鉻含量一般在16%~17%以保證足夠的不鏽性和耐蝕性;合適的鎳、鉻當量,以便鋼中δ-鐵素體的含量處於最低水平(一般≤5%),以免損害橫向效能和降低鋼的強度。

    (2)半奧氏體沉澱硬化不鏽鋼。碳含量一般在0.1%左右,為改進鑄造效能鑄造鋼的碳含量大於0.1%;碳的控制是本鋼設計的關鍵,這類鋼在固溶處理後為奧氏體組織,在此狀態下進行加工、成形、焊接。在調整處理(碳化物析出過程)後馬氏體點升高,降到室溫後為馬氏體組織或再透過簡單的低溫處理(-72℃)後轉變成馬氏體(即馬氏體點在-72℃以上);鉻含量一般在14%以上,以保證良好的不鏽性和耐蝕性;選擇合適的鉻、鎳當量配比以降低鋼中δ-鐵素體的含量;鋼中含有適量沉澱硬化元素。如鉬、鈦、鋁、鈮、銅等。有時鋼中含鈷,這一方面可以促進鉬的強化作用,同時又不影響Ms點。

    (3)奧氏體沉澱硬化不鏽鋼。選擇合適的鉻、鎳當量配比,使其形成非常穩定的奧氏體組織;為了彌補奧氏體強度的不足,透過加入鋁、鈦以形成Ni3Al、Ni3Ti,或加入磷形成M23(C+P)6而進行強化。

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