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常用不锈钢的牌号、热处理、力学性能及用途

文章出处:青岛丰东热处理责任编辑:热处理设备小许查看手机网址
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人气:-发表时间:2017-04-08 09:00【

锈钢按化学成分分为铬不锈钢、镍铬不锈钢、铬锰不锈钢等。按正火状态的金相组织分为马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢及沉淀硬化型不锈钢五种类型。常用的不锈钢的牌号、热处理、性能等描述如下:

(1)铁素体型不锈钢  

常用的铁素体型不锈钢中,Wc<0.15%,WCr=12%~30%,属于铬不锈钢。铬是缩小奥氏体相区的元素,17%的铬可使相图中的奥氏体相区消失,获得单相的铁素体组织,即使将钢从室温加热到高温(960~1100℃),其组织也无显著变化。其耐大气与耐酸能力强,具有良好的高温抗氧化性(700℃以下),特别是抗应力腐蚀性能较好,但力学性能不如马氏体不锈钢,常用作受力不大的耐酸钢和作抗氧化钢使用,如制造化工容器和管道等。

(2)马氏体型不锈钢  

马氏体型不锈钢碳的质量分数一般为wc=0.1%~0.4%,铬的质量分数为wCr=12%~18%,属于铬不锈钢。随着钢中碳的质量分数的增加,马氏体型不锈钢的强度、硬度、耐磨性提高,但耐蚀性下降。马氏体型不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接性虽不如奥氏体、铁素体型不锈钢,但由于它具有较好的力学性熊与一定的耐蚀性,故应用广泛。碳的质量分数较低的12Cr13、20Cr13等钢类似调质钢,具有较高的耐大气、蒸汽等介质腐蚀的能力,常作为耐蚀的结构钢使用。可用来制造力学性能要求较高、又要有一定耐蚀性的零件,如汽轮机叶片及锅炉管附件等。30Cr13、32Cr13Mo、68Cr17等类似工具钢,由于碳的质量分数较高,因此耐蚀性相对较低,用于制造医用手术工具、刀具、量具、热油泵轴等。这类钢锻造后需退火,以降低硬度改善可加工性。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。最终热处理一般为淬火及低温回火。

(3)奥氏体型不锈钢  

奥氏体型不锈钢是目前应用最广泛的不锈钢,属镍铬不锈钢。这类钢碳的质量分数很低wc<0.15%,wCr=17%~19%,wNi=8%~11%。因镍的加入,扩大了奥氏体相区而可在室温下获得单相奥氏体组织,故奥氏体型不锈钢具有较好的耐蚀性及耐热性。

奥氏体型不锈钢的主要缺点是有晶间腐蚀倾向,即将奥氏体型不锈钢在450~850℃保温一段时间后,在晶界处会析出碳化物(Cr,Fe)23C6,从而使晶界附近的wCr<11.7%,这样晶界附近就容易出现腐蚀,称为晶间腐蚀。这种腐蚀会促使钢晶粒间结合力严重丧失,轻者在弯曲时产生裂纹,重者可使金属完全粉碎。目前防止奥氏体型不锈钢产生晶间腐蚀的主要方法有:①降低碳的质量分数(wc<0.06%),使钢中不形成铬的碳化物;②加入能形成稳定碳化物的元素钛、铌等,使钢中优先形成TiC、NbC,而不形成铬的碳化物,以保证晶界附近的含铬量;③对于含钛或铌的奥氏体型不锈钢,经固溶处理后还需进行稳定化处理,即将钢加热到850~900℃,保温4~6h后空冷或炉冷。其目的在于使钛或铌能以碳化物形式析出,防止晶间腐蚀。

奥氏体型不锈钢在退火状态下并非是单相的奥氏体组织,还有少量的碳化物。为了获得单相奥氏体,提高耐蚀性,需在1100℃左右加热,使所有碳化物都溶人奥氏体,然后水淬快冷至室温,这种处理称为固溶处理。固溶处理后奥氏体型不锈钢的耐蚀性、塑性、韧性提高,但强度、硬度降低。

奥氏体型不锈钢具有很高的耐蚀性,优良的塑性(A=40%),良好的焊接性及低温韧性,不具有磁性,但价格昂贵,易加工硬化(硬化后抗拉强度可由600MPa提高到1200~1400MPa),可加工性较差。主要用于在腐蚀介质(硝酸、磷酸、碱等)中工作的零件、容器或管道、医疗器械以及抗磁仪表等。常用的有12Cr18Ni9,06Cr18NillTi钢等。

(4)其他类型不锈钢  

奥氏体-铁素体型不锈钢是近年发展起来的新型不锈钢种,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、硅等元素组合而成的。双相不锈钢通常采用1000~1100℃固溶处理,可获得铁素体+奥氏体组织。奥氏体的存在,降低了高铬铁素体型钢的脆性,提高了焊接性、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型钢的屈服强度、抗晶间腐蚀性能等。

奥氏体型不锈钢的强化途径是加工硬化,但对要求高强度的大截面零件,很难达到要求,为了解决这一问题,开发出沉淀硬化型不锈钢。沉淀硬化型不锈钢经热处理后可形成不稳定的奥氏体甚至马氏体组织,再经时效处理,便可沉淀析出金属间化合物(如Ni3Al、Fe2Mo、Fe2Nb等)使金属强化。时效后,钢的抗拉强度可达1250~1600MPa。这类钢主要用作高强度、高硬度而又耐蚀的化工机械设备及零件,如轴类、弹簧以及航空航天设备等的零件。

目前常用的沉淀硬化型不锈钢有:05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)、07Cr17Ni7Al(17-7PH)、07Cr15Ni7Mo2A1(PH15-7Mo)、07Cr12Ni4Mn5Mo3Al等。

此文关键字:热处理

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