常用不锈钢的类型
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按化学成分可分为铬不锈钢、镍铬不锈钢、铬锰不锈钢等。按金相组织特点则可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢及奥氏体-铁素体不锈钢四种类型。
不锈钢牌号前的数字表示平均含碳量的千分之几,合金元素的表示方法与其他合金钢相同。当wc≤0.03%或≤0.08%时,在牌号前分别冠以“00”或“0”。如不锈钢3Cr13的平均wc=0.3%,wcr=13%;0Cr19Ni9钢的平均wc≤0.08%、wcr=19%、wNi=9%;00Cr19Nill钢的平均wc≤0.03%、wcr=19%、wNi=11%。另外,当wsi≤1.5%、wMn≤2%时,牌号中不予标出。
1、铁素体不锈钢
常用的铁素体不锈钢中,wc<0.15%,wcr=12%——30%,属于铬不锈钢。这类钢是单相铁索体组织,从室温加热到高温(960——1100℃),其组织也无显著变化。其抗大气与酸能力强,具有良好的高温抗氧化性(700℃以下)。其力学性能不如马氏体不锈钢,多用于受力不大的耐酸结构和作抗氧化钢使用。
铁素体不锈钢按铬的含量分为三种类型:①Cr13型,如0Cr13A1、00Cr12,常作耐热钢用(如汽车排气阀等);②Cr17型,如1Crl7、1Crl7Mo等,可耐大气、稀硝酸等介质的腐蚀;③Cr27-30型,如00Cr30Mo、00Cr27Mo,是耐强腐蚀介质的耐酸钢。
2、马氏体不锈钢
这类钢中含碳量较铁素体不锈钢高,淬火后能得到马氏体,故称为马氏体不锈钢。随着钢中含碳量的增加,钢的强度、硬度、耐磨性提高,但耐蚀性则下降。马氏体不锈钢的塑性、焊接性虽不如奥氏体、铁素体不锈钢,但由于它有较好的力学性能与耐蚀性,故应用广泛。含碳量较低的1Cr13、2Cr13等钢类似调质钢,可用来制造力学性能要求较高、又要有一定耐蚀性的零件,如汽轮机叶片及医疗器械等。3Cr13、3Crl3Mo、7Cr13等钢类似工具钢,用于制造医用手术工具、量具、不锈钢轴承及弹簧等。
这类钢在锻造后需退火,以降低硬度改善切削加工性能。在冲压后也需进行退火,以消除硬化,提高塑性,便于进一步加工。
3、奥氏体不锈钢
这是应用最广的不锈钢,属镍铬钢。典型的是18-8型不锈钢。这种钢含碳量很低,wcr=17%——19%,wNi=8%——11%。因镍的加入,扩大了奥氏体区而获得单相奥氏体组织,故有很好的耐蚀性及耐热性。现已在18-8型基础上发展了许多新钢种。我国奥氏体不锈钢共有29种。
奥氏体不锈钢在450——850℃温度时,在晶界处析出碳化物(Cr,Fe)23C6,从而使晶界附近的wcr<11.7%,这样晶界附近就容易引起腐蚀,称为晶间腐蚀。有晶间腐蚀的钢,稍受力即沿晶界开裂或粉碎。防止晶间腐蚀的主要方法有:降低含碳量(wc<0.06%),使钢中不形成铬的碳化物;加入能形成稳定碳化物的元素钛、昵等,使钢中优先形成TC、NbC,而不形成铬的碳化物,以保证奥氏体中的含铬量。
奥氏体不锈钢在退火状态下并非是单相奥氏体,还有少量的碳化物。为了获得单相奥氏体,提高耐蚀性,可在1100℃左右加热,使所有碳化物都溶入奥氏体,然后水粹快冷至室温,即获得单相奥氏体组织。这种处理又称为固溶处理。它与一般钢的漳火有所不同。对18-8型钢来讲,固溶处理的目的是提高耐蚀性,并使钢软化。
镍铬奥氏体不锈钢在淬火状态下塑性很好,适于进行各种冷塑性变形。它对加工硬化很敏感,因此,这类钢唯一的强化方法是加工硬化,硬化后强度可由600MPa提高到1200——1400MPa。这类钢的加工性很差,因塑性、韧性很好,切削时易粘刃,又易加工硬化,加上导热性差,故易造成刃具磨损。
4、铁素体-奥氏体不锈钢(双相不锈钢)
双相不锈钢是近年发展起来的新型不锈钢,它的成分是在wcr=18%——26%、WNi=4%——7%的基础上,再根据不同用途加入锰、钼、硅等元素组合而成。如0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5 Mo3Si2等。双相不锈钢通常采用1000——1100℃漳火后,可获得铁素体(60%左右)及奥氏体组织。由于奥氏体的存在,降低了高铬铁素体钢的脆性,提高了可焊性、韧性,降低了晶粒长大的倾向;而铁素体的存在则提高了奥氏体钢的屈服强度、抗晶间腐蚀能力等。如00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢,室温屈服强度比镍铬奥氏体钢高一倍左右,而其塑性、冲击韧度仍较高,冷热加工性能及可焊性也较好。但需注意的是,双相不锈钢的优越性只有在正确的加工条件和合适的环境中才能保证。