-特殊性能鋼剖析

不銹鋼不銹鋼的分類按合金元素分類

Cr不銹鋼，CrNi不銹鋼，CrNiN不銹鋼按正火狀態(tài)下的組織馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼和雙相型不銹鋼不銹鋼棒F、M不銹鋼為含Cr較高的Fe-Cr-C合金，由Fe-Cr合金平衡相圖可見(jiàn)（假設(shè)不含C）Cr＜12％淬火M，稱M鋼。Cr＞13％不發(fā)生相變，得F鋼。介于中間得F-M鋼。

不銹鋼馬氏體型不銹鋼實(shí)際上都含有C，C與Cr相反是強(qiáng)A形成元素，故實(shí)際上Cr＞12％甚至達(dá)18％時(shí)仍可得到M不銹鋼。不銹鋼馬氏體型不銹鋼化學(xué)成分：Cr：12%~18%C含量：0.1~1.0%，根據(jù)C含量，有Cr13和Cr18型隨C↑，強(qiáng)度，耐磨性↑，耐蝕性↓常用來(lái)制作機(jī)械性能要求較高，耐蝕性要求低的機(jī)械零件和工具。不銹鋼馬氏體型不銹鋼常用牌號(hào)Cr13型M不銹鋼（1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13）

熱處理特點(diǎn)不采用中溫回火：此時(shí)易彌散析出Cr的碳化物脆（475℃回火脆）Cr13型馬氏體不銹鋼的熱處理不銹鋼馬氏體型不銹鋼常用牌號(hào)不銹鋼1Cr13、2Cr13C含量少，塑韌性好。具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學(xué)性能。馬氏體型不銹鋼用于要求塑韌性和受沖擊的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥，不銹鋼設(shè)備襯里，高溫下工作的螺釘、騾帽等常用牌號(hào)汽輪機(jī)葉片透平轉(zhuǎn)輪不銹鋼不銹鋼馬氏體型不銹鋼常用牌號(hào)3Cr13、4Cr13

具有較高強(qiáng)度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等，如手術(shù)刀、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀Cr18型M不銹鋼（9Cr18、1Cr17Ni2）

不銹鋼不銹鋼馬氏體型不銹鋼常用牌號(hào)9Cr18不銹鋼：軸承，石油，化工，海洋領(lǐng)域熱處理1050~1100℃，淬火，150~160℃回火，組織：回火馬氏體向心球軸承不銹鋼不銹鋼馬氏體型不銹鋼1Cr17Ni2不銹鋼

在Cr17型不銹鋼的基礎(chǔ)上加2％的Ni，擴(kuò)大γ相區(qū)，使1Cr17的組織高溫時(shí)由α相過(guò)渡到γ+α兩相區(qū)，淬火后得M+F。

F控制在10～15％（體積），太多，力學(xué)性能↓。

即保持

1Cr17耐蝕性，又具備Cr13型力學(xué)性能碳化物少，M、F電位相近

淬火后低溫或高溫回火，分別得回火M或回火索氏體＋少量F常用牌號(hào)不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼化學(xué)成分C<0.25%，Cr：12~30

性能特點(diǎn)：

成本低（不含或含少量Ni）

沒(méi)有相變，不能熱處理強(qiáng)化。

耐酸能力強(qiáng)，抗氧化性能好，塑性高，但強(qiáng)度較低最大缺點(diǎn)：脆性大及缺口敏感性大（晶粒粗、有σ相等）、焊接性能差。組織：F＋很少量碳化物（C很低）不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼●晶粒粗大

鑄態(tài)組織晶粒粗大。不能相變細(xì)化，只能通過(guò)壓力加工(熱軋、鍛造)碎化。加工溫度超過(guò)900℃晶粒顯著粗化。晶粒粗大，鋼脆性大。

措施：

終軋、終鍛溫度750℃或更低的溫度；

向鋼中加入少量鈦、N,以Ti（C、N）阻止晶粒長(zhǎng)大；

增加鐵素體不銹鋼中在高溫的奧氏體量，來(lái)控制晶粒粗化

。不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼

●σ相析出

F不銹鋼在550-850℃長(zhǎng)期停留從F中析出σ相。

σ相是FeCr金屬間化合物，復(fù)雜六方結(jié)構(gòu)，高的硬度大的體積效應(yīng)，且常沿晶界分布，產(chǎn)生很大脆性。

σ相形成緩慢，溫度越低形成速度越慢，加熱至850℃以上，保溫1h，可使σ相重新溶解，使鋼塑、韌性恢復(fù)。但含Ni、Mo、Mn的鋼，σ相溶解困難。鋼中σ相●475℃脆性

高鉻F不銹鋼中，Cr＞15％時(shí)，400-525℃長(zhǎng)時(shí)間加熱或緩冷時(shí)，室溫下變得很脆，脆化嚴(yán)重的溫度在475℃左右，稱475℃脆性。此脆性可通過(guò)600-650℃加熱后快冷消除。

原因：此溫度F內(nèi)的Cr趨于有序化，形成許多富鉻(鉻80％，鐵20％)小區(qū)域，與母相共格，引起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)力，使鋼韌性↓強(qiáng)度↑。不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼●高溫脆性

高鉻F不銹鋼加熱到900-1000℃以上冷卻到室溫，呈現(xiàn)嚴(yán)重脆化，抗蝕性急劇↓，稱高溫脆性。

原因：含較多間隙原子(C、N)的F不銹鋼，從高溫冷到室溫，在晶界或位錯(cuò)上析出高鉻碳化物或氮化物引起脆性；還有人認(rèn)為高鉻F鋼(Crl7、Cr25)900℃以上加熱淬火時(shí)，碳、氮及合金元素向晶界吸附，使晶界區(qū)A形成元素濃度↑，形成一層包圍F晶粒的A層，淬火冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)镸引起脆性。不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼不銹鋼不銹鋼鐵素體型不銹鋼

用途主要用在對(duì)機(jī)械性能要求不高，但對(duì)耐蝕性要求很高的場(chǎng)合（如生產(chǎn)硝酸、磷酸的機(jī)械零件、氮肥設(shè)備和化工使用的管道等）。

鐵素體不銹鋼制品硝酸生產(chǎn)裝置不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼

化學(xué)成分

C<0.12%，高Cr（17~25），高Ni（8~29%）+Mn，Nr

性能特點(diǎn)

較高的耐蝕性，塑性和低溫韌性，以及高的加工硬化能力，無(wú)磁性，而且具有良好的焊接性能，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，約占不銹鋼總產(chǎn)量的2/3。

克服F不銹鋼脆、焊接性差的問(wèn)題；M不銹鋼耐蝕性差的問(wèn)題。

缺點(diǎn)：強(qiáng)度低（不能用淬火強(qiáng)化，只能通過(guò)形變強(qiáng)化）；有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕等傾向。不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼A不銹鋼的晶間腐蝕

(1)450~800，保溫或緩冷

(2)焊接熱影響區(qū)

(3)在晶界析出Cr23C6，形成腐蝕電池

產(chǎn)生原因:晶粒邊界形成貧Cr層

現(xiàn)象

防止措施(1)降低C含量：0.03%以下(2)加Ti，Nb，避免晶界析出Cr23C6(3)適當(dāng)熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理等(4)調(diào)整r形成元素與a形成元素的比例，A+F兩相組織不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼A不銹鋼的應(yīng)力腐蝕

產(chǎn)生原因:拉應(yīng)力與腐蝕綜合作用而引起的開裂，[Cl-]，[OH-]

防止措施（應(yīng)力、介質(zhì)和材料成分）(1)可以通過(guò)退火或合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)降低制造過(guò)程中材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力(2)改善使用介質(zhì)條件，降低[Cl-]，[OH-]含量(3)加2~4%Si，控制N含量，減少P，Bi，As雜質(zhì)含量，選用A-F雙相鋼。一定的材料與匹配特定的介質(zhì)和拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要因素

產(chǎn)生原因：[Cl-]在氧化膜表面吸附后，穿過(guò)鈍化膜不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼A不銹鋼的點(diǎn)腐蝕

防止措施合金化：Cr，Mo，N；Ni，Si，RE。(2)N與點(diǎn)蝕開始時(shí)蝕孔內(nèi)的H形成了NH4

，抑制了點(diǎn)內(nèi)pH值的降低，因而，

提高了抗點(diǎn)蝕能力。(1)Cr和Mo大大降低合金的臨界電流密度和鈍化電流密度,促使合金易于鈍化

用途：用于制造生產(chǎn)硝酸等化工設(shè)備構(gòu)件、冷凍工業(yè)低溫設(shè)備構(gòu)件及經(jīng)形變強(qiáng)化后可用作不銹鋼彈簧和鐘表發(fā)條等。不銹鋼不銹鋼按化學(xué)成分可分為：鉻－鎳、鉻－錳－氮、鉻－錳－鎳－氮。奧氏體型不銹鋼大型化工儲(chǔ)罐(304)反應(yīng)釜(316L)不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼Cr-Ni奧氏體不銹鋼18－8型A不銹鋼

C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低

用18％Cr、9％Ni配合獲得單相A組織，習(xí)慣上稱18-8型鋼

鎳有助于鈍化，鉻、鎳總量達(dá)到18％＋9％＝27％，耐蝕電位接近2／8，其耐蝕性達(dá)到較高水平。

在18-8基礎(chǔ)上再↑鉻、鎳，耐蝕性更優(yōu)。

有時(shí)還添加鈦、鈮、鉬、銅等。；消除晶間腐蝕↑非氧化性中耐蝕性及↑抗點(diǎn)蝕能力化學(xué)成分特點(diǎn)不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼18－8型A不銹鋼Cr-Ni奧氏體不銹鋼熱處理特點(diǎn)(1)固溶處理：

加熱到單一A區(qū)，得均勻單一A組織后快冷，使高溫成分均勻過(guò)飽和固溶體組織保持到室溫。

固溶處理組織：過(guò)飽和A

固溶處理后鋼具最低強(qiáng)度和硬度，焊接、冷熱加工性能好，應(yīng)力和晶間腐蝕傾向消除。固溶處理加熱溫度1050～1150℃，加熱溫度太高出現(xiàn)δ相，并引起晶粒長(zhǎng)大；溫度太低，鋼M23C6溶解不充分，組織不均。固溶后水冷。固溶處理后再加熱至400-800℃，鋼中M23C6析出更強(qiáng)烈，使晶間腐蝕更敏感，可用固溶處理消除。(2)消除應(yīng)力處理消除冷加工內(nèi)應(yīng)力消除應(yīng)力腐蝕敏感及焊接內(nèi)應(yīng)力(3)穩(wěn)定化處理針對(duì)加Ti、Nb的18-8A不銹鋼，加Ti、Nb目的是使C與Ti、Nb形成TiC、NbC，避免形成Cr23C6以防晶間腐蝕。因此將其加熱至高于Cr23C6溶解溫度，低于TiC、NbC溶解溫度，保溫冷至室溫。不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼18－8型A不銹鋼Cr-Ni奧氏體不銹鋼熱處理特點(diǎn)不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼Cr-Mn、Cr-Mn-N、Cr-Mn-Ni-N奧氏體不銹鋼為節(jié)約稀缺的Ni。Cr-MnA不銹鋼Mn的A形成能力僅為Ni的1/2，故Cr不能太高，Cr＞12％得不到單一A組織，是典型的兩相組織（A、F量基本相同），故耐蝕性能不太好。不能用于耐強(qiáng)烈介質(zhì)腐蝕的部件，如1Crl7Mn9主要用于食品工業(yè)。在600-800℃停留有σ相生成。Cr-Mn-NA不銹鋼N穩(wěn)定A，↑Cr極限含量，↑耐蝕性。同時(shí)↑室溫高溫強(qiáng)度，而不↓室溫韌性。N在A中溶解度小，不能添加太多（0.3～0.5％以下），否則N2析出形成氣孔。此鋼中通常含一定量的δ鐵素體，可↓晶間腐蝕敏感性，但對(duì)力學(xué)性能不利。為進(jìn)一步↑耐蝕性，有時(shí)還加Cu、Mo等。

0Crl7Mnl3Mo2N是我國(guó)研制的一種Cr-Mn-N不銹鋼，具有A、F雙相組織，晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向比純A不銹鋼小，力學(xué)性能、焊接性能也較好。由于存在δ相，冷、熱加工成形性能差，還易形成σ相。不銹鋼不銹鋼奧氏體型不銹鋼Cr-Mn-NA不銹鋼Cr-Mn-Ni-N

A不銹鋼用Mn、N完全代Ni很難得單一A組織，但如加入少量Ni，Cr＞15％時(shí)仍可以得到單一A組織。目前Cr-Mn-Ni-N鋼國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快。1Cr18Mn8Ni5N就是較成熟的鋼種。在1100-1150℃淬火后使用，具有良好的耐蝕性、較高的強(qiáng)度、塑性以及可焊接性能。種類含碳量熱處理性能舉例馬氏體不銹鋼0.10％－1.20％完全退火或高溫回火作預(yù)先熱處理，淬火及回火作最終熱處理較高的強(qiáng)度、較好的耐腐蝕性含碳低的1Cr13、2Cr13作耐腐蝕零件，含碳高的3Cr13等作醫(yī)療器械、量具鐵素體不銹鋼<0.12％不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化，高鉻鐵素體不銹鋼在退火狀態(tài)下使用耐腐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼0Cr13Al、1Cr17等，用于硝酸和氮肥工業(yè)奧氏體不銹鋼很低≦0.15％固溶處理穩(wěn)定化處理去應(yīng)力退火高塑性和良好的焊接性能，耐腐蝕性優(yōu)于前兩者1Cr18Ni9,0Cr18Ni9等，用于食品、化工、熱處理設(shè)備、飛機(jī)等工業(yè)不銹鋼不銹鋼不銹鋼不銹鋼A-F雙相型不銹鋼化學(xué)成分：鉻鎳不銹鋼，低（超低）C、高純凈，且Cr18％-26％，Ni4％-7％，使F、A兩相都具獨(dú)立的鈍化能力，因此不因雙相而引起耐蝕性↓。根據(jù)不同用途還加入Mn