1、五月分學(xué)習(xí)總結(jié)一、不銹鋼概述在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種含鉻10.5以上的高合金鋼稱為不銹鋼。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達(dá)到一定的百分比時(shí)，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕

2、不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等；按功能特點(diǎn)分類又可分為無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。二、標(biāo)識(shí)方法及牌號(hào)對(duì)照1鋼的編號(hào)和表示方法 11用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)和本國(guó)的符號(hào)來(lái)表示化學(xué)成份，用阿拉伯字母來(lái)表示成份含量：如：中國(guó)、俄國(guó) 12CrNi3A 12用固定位數(shù)數(shù)字來(lái)表示鋼類系列或數(shù)字；如：美國(guó)、日本、200系、300系、400系；13用拉丁字母和順序組成序號(hào)，只表示用途。 2我國(guó)的編號(hào)規(guī)則 21采用元素符號(hào) 22用途、漢語(yǔ)拼

3、音，平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 鎮(zhèn)靜鋼：B、甲類鋼：A、T8：特8、GCr15：滾珠 合金結(jié)結(jié)鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi 60SiMn、（用萬(wàn)分之幾表示C含量） 不銹鋼、合金工具鋼（用千分之幾表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0.1%C）,不銹 C0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C0.03% 如0Cr17Ni13Mo3國(guó)際不銹鋼標(biāo)識(shí)方法 美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來(lái)標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中： 31奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數(shù)字標(biāo)示，例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼是以201、 304、 316以及310為標(biāo)記32鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字

4、表示。33鐵素體不銹鋼是以430和446為標(biāo)記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標(biāo)記。34雙相（奧氏體鐵素體）不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用專利名稱或商標(biāo)命名。4常用不銹鋼牌號(hào)類別中國(guó)美國(guó)日本歐洲馬氏體不銹鋼Cr13型410SUS410SAF23011Cr17Ni2431SUS431SAF23219Cr18440CSUS440C0Cr17Ni4Cu4Nb17-4PHSUH6301Cr12Ni3MoWVXM32DIN1.43132Cr12MoVNbNSUH6002Cr12NiMoWVSUH616雙相鋼00Cr18Ni5Mo3Si2S315003RE60

5、00Cr22Ni5Mo3NS31803329J3L1SAF220500Cr25Ni6Mo2N329J1L1R-400Cr25Ni7Mo3NS31260329J4LSAF250700Cr25Ni6Mo3CuNS32550鐵素體不銹鋼0Cr13410SSUS410S00Cr17Ti00Cr18Mo2Ti奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9Ti321SUS321SAF233700Cr19Ni10304LSUS304L0Cr17Ni12Mo2316SUS316SAF23430Cr17Ni14Mo2316LSUS312L00Cr19Ni13Mo3317LSUS317LZG00Cr19Ni10CF3SCS19AZ

6、G00Cr17Ni14Mo2CF3MSCS16A0Cr25Ni20310SSUS310S00Cr20Ni18Mo6CuNS31254254SMO00Cr20Ni25Mo4.5Cu904L2RK6500Cr25Ni22MoNS310502RE69合金鋼各種優(yōu)質(zhì)合金鋼、工模具鋼、低溫鋼、壓力容器用鋼、ASME規(guī)范材料，線材、板材、TIG焊絲及覆皮焊條。三、特性與用途鋼號(hào)特性用途301 17Cr-7Ni-碳與304鋼相比，Cr、Ni含量少，冷加工時(shí)抗拉強(qiáng)度和硬度增高，無(wú)磁性，但冷加工后有磁性。列車、航空器、傳送帶、車輛、螺栓、彈簧、篩網(wǎng)301L 17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301鋼基礎(chǔ)上，降

7、低C含量，改善焊口的抗晶界腐蝕性；通過(guò)添加N元素來(lái)彌補(bǔ)含C量降低引起的強(qiáng)度不足，保證鋼的強(qiáng)度。鐵道車輛構(gòu)架及外部裝飾材料304 18Cr-8Ni作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性；沖壓、彎曲等熱加工性好，無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象（無(wú)磁性，便用溫度-196800）。家庭用品（1、2類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸），汽車配件（風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品），醫(yī)療器具，建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件304L 18Cr-8Ni-低碳作為低C的304鋼，在一般狀態(tài)下，其耐蝕性與304剛相似，但在焊接后或者消除應(yīng)力后，其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀；在未進(jìn)行熱處理的情況下，亦能

8、保持良好的耐蝕性，使用溫度-196800。應(yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機(jī)器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其型性，特別是拔絲性和抗時(shí)效裂紋性好，故可進(jìn)行復(fù)雜形狀的產(chǎn)品成形；其耐腐蝕性與304相同。保溫瓶、廚房洗滌槽、鍋、壺、保溫飯盒、門(mén)把手、紡織加工機(jī)器。304N1 18Cr-8Ni-N在304鋼的基礎(chǔ)上，減少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性降低，提高強(qiáng)度，減少鋼材厚度。構(gòu)件、路燈、貯水罐、水管304N2 18Cr-8Ni-N與304相比，添加了N、Nb，為結(jié)構(gòu)件用的高強(qiáng)度鋼。構(gòu)件、路燈、貯水罐316 18C

9、r-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)（無(wú)磁性）。海水里用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備；照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū)設(shè)施、繩索、CD桿、螺栓、螺母316L 18Cr-12Ni-2.5Mo低碳作為316鋼種的低C系列，除與316鋼有相同的特性外，其抗晶界腐蝕性優(yōu)。316鋼的用途中，對(duì)抗晶界腐蝕性有特別要求的產(chǎn)品321 18Cr-9Ni-Ti在304鋼中添加Ti元素來(lái)防止晶界腐蝕；適合于在430900溫度下使用。航空器、排氣管、鍋爐汽包409L 11.3Cr-0.17Ti-低C、N因添加了Ti元素，故其高溫耐蝕性

10、及高溫強(qiáng)度較好。汽車排氣管、熱交換機(jī)、集裝箱等在焊接后不熱處理的產(chǎn)品。410L 13Cr-低C在410鋼的基礎(chǔ)上，降低了含C量，其加工性，抗焊接變形，耐高溫氧化性優(yōu)秀。機(jī)械構(gòu)造用件，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，鍋爐燃燒室，燃燒器。430 16Cr作為鐵素體鋼的代表鋼種，熱膨脹率低，成形性及耐氧化性優(yōu)。耐熱器具、燃燒器、家電產(chǎn)品2類餐具、廚房洗滌槽、外部裝飾材料、螺栓、螺母、 CD桿、篩網(wǎng)430J1L 18-Cr0.5Cu-Nb-低C、N在430鋼中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蝕性、成形性、焊接性及耐高溫氧化性良好。建筑外部裝飾材料，汽車零件，冷熱水供給設(shè)備。436L 18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C

11、、N耐熱性、耐磨蝕性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，焊接性優(yōu)秀。洗衣機(jī)、汽車排氣管、電子產(chǎn)品、3層底的鍋。41013Cr-低碳作為馬氏體鋼的代表鋼，雖然強(qiáng)度高，但不適合于苛酷的腐蝕環(huán)境下使用；其加工性好，依熱處理面硬化（有磁性）。刀刃、機(jī)械零件、石油精練置、螺栓、螺母、泵桿、1類餐具（刀叉）。420J113Cr-0.2C淬火后硬度高，耐蝕性好（有磁性）。餐具（刀）、渦輪機(jī)葉片420J213Cr-0.3C淬火后，比420J1鋼硬度升高（有磁性）。刀刃、管嘴、閥門(mén)、板尺、餐具（剪刀、刃）。四、組織與性能在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對(duì)于人們?cè)谂c腐蝕現(xiàn)象作長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)

12、踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來(lái)說(shuō)，最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對(duì)不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學(xué)元素周期表中位于過(guò)渡族的元素。實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種以至十幾種元素的，當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個(gè)統(tǒng)一體中時(shí)，它們的影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多，因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。 1各種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響和作用 11鉻在不銹鋼中的決定作用：決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻

13、，每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。迄今為止，還沒(méi)有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。在高溫下金屬直接與空氣中的氧反應(yīng)，生成氧化物，是一種化學(xué)腐蝕。在常溫下這種腐蝕進(jìn)行得很緩慢，金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是金屬在介質(zhì)中離子化。以鐵為例，電化學(xué)腐蝕過(guò)程可表示為： Fe-2e=Fe2+一種金屬耐電化學(xué)腐蝕的能力，決定于本身的電極電位。電極電位越負(fù)，越易失去電子，發(fā)生離子化。電極電位越正，越不易失去電子，不易離子化。常見(jiàn)金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極

14、電位如表1-1。 表1-1 常見(jiàn)金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位金屬AlTiMnZnCrFeCoNiPbCuAgAu電位-1.66-1.63-1.18-0.763-0.74-0.44-0.277-0.25-0.126+0.334+0.799+1.50鉻提高鋼耐腐蝕性能的第一個(gè)原因是鉻使鐵-鉻合金鋼的電極電位提高。當(dāng)鉻含量達(dá)到1/8、2/8、3/8原子比時(shí)，鐵-鉻合金鋼的電極電位呈跳躍式的提高，這種變化規(guī)律叫n/8定律。當(dāng)鐵-鉻固溶體中鉻的原子含量達(dá)到12.5%（1/8）第一個(gè)突變值時(shí)，基體在FeSO4溶液中的電極電位由-0.56V跳增至+0.2V，通常把12.5%的原子含量作為不銹鋼的最低含鉻量，換算成重量

15、百分比則為： 12.5%（鉻原子量/鐵原子量）=12.5%52/55.8=11.65% 含鉻低于11.65%的鋼，一般不叫不銹鋼。鉻提高鋼的耐蝕性能的第二個(gè)原因是鐵-鉻合金鋼在氧化性介質(zhì)中極易形成一層致密的鈍化膜（FeO.Cr2O3），這層鈍化膜穩(wěn)定、完整，與基體金屬結(jié)合牢固，將基體與介質(zhì)完全隔開(kāi)，從而有效地防止鋼進(jìn)一步氧化或腐蝕。但在還原性介質(zhì)中，這層膜有破裂的傾向。一般說(shuō)來(lái)，不銹鋼的耐蝕性能和抗氧化性能是隨鉻含量的增加而增加的。從表1-2可以看出，鐵-鉻合金鋼在海洋大氣中的腐蝕隨鉻含量的增加而減少。表1-2 鐵-鉻合金鋼在海洋大氣中腐蝕率與鉻含量關(guān)系鉻含量，%1235791218.5失重m

16、g/dm2.24h6.795.504.443.02.782.490.200.0412 碳在不銹鋼中的兩重性 碳是不銹鋼中僅次于鉻的第二號(hào)常用元素，不銹鋼的組織和性能在很大程度上取決于碳含量及其分布狀態(tài)。碳是穩(wěn)定奧氏體元素，它對(duì)奧氏體的穩(wěn)定作用很強(qiáng)烈，約為鎳的30倍。在高溫下處于或+相區(qū)的鉻鋼是不能或很難通過(guò)淬火得到馬氏體組織的。以含鉻13%的鋼為例，碳含量小于0.08%時(shí)為鐵素體鋼，碳含量0.08%0.15%時(shí)為半馬氏鋼，碳含量大于0.15%時(shí)為馬氏體鋼。碳能顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度，從2Cr13、3Cr13、4Cr13到9Cr18，鋼的強(qiáng)度隨碳含量增加逐級(jí)提高。在奧氏體鋼中碳也是最有效的固溶強(qiáng)化

17、元素。表1-3顯示奧氏體鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨碳含量增加而上升。 表1-3 碳對(duì)18-8型不銹鋼強(qiáng)度的影響碳含量，%屈服強(qiáng)度0.2，N/mm2抗拉強(qiáng)度b，N/mm20.0201765890.0652506270.143047060.213337450.305358797不銹鋼奧氏體化時(shí)碳的最大溶解度為0.50%，在冷卻過(guò)程中碳的溶解度減少，不斷析出，由于碳和鉻的親和力很大，它能與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物，碳化物的類型因鋼中鉻含量的不同而異。含鉻小于10%的鋼，主要為滲碳體型碳化物（Fe.Cr）3C，高鉻鋼中的碳化物為復(fù)雜碳化物Cr7C3和Cr23C6。碳化物中的鉻可以被置換，以（Fe.Cr）7

18、C3和（Fe.Cr）23C6的的形式存在。不銹鋼中的碳化物主要以（Fe.Cr）23C6形式存在。碳與鉻形成碳化物時(shí)要占用不銹鋼中的一部分鉻，以Cr23C6為例計(jì)算： Cr23C6:（鉻原子量23）/（碳原子量6）=（5223）/（126）17不銹鋼中的碳要與17倍的鉻結(jié)合，生成碳化物，固溶體中的鉻含量必然要減少，鋼的耐腐蝕性能就要降低。如果形成碳化物后固溶體中的鉻含量低于11.65%，就不能稱其為不銹鋼，模具鋼Cr12和Cr12MoV就是一例。0Cr134Cr13五個(gè)牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定含鉻量為12.014.0%，就是考慮到碳要與鉻形成碳化物確定的。因?yàn)樘紝?duì)耐腐蝕性能有不利的影響，奧氏體和鐵素體鋼很

19、少采用碳來(lái)強(qiáng)化，其含碳量多在0.15%以下。馬氏體鋼的含碳量大多在0.10%0.40%范圍內(nèi)。13 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來(lái)的 鎳是不銹鋼中第三號(hào)常用元素，它在鋼中起擴(kuò)大奧氏體區(qū)、穩(wěn)定奧氏體組織的作用。鉻不銹鋼中加入一定量的鎳后，組織和性能都發(fā)生明顯變化。如1Cr17為鐵素體鋼，熱處理后抗拉強(qiáng)度在500N/mm2左右，加入2.0%的鎳，變?yōu)?Cr17Ni2馬氏體鋼，淬火后抗拉強(qiáng)度達(dá)1100N/mm2以上。當(dāng)鉻為18%時(shí)，只需要8%的鎳，常溫下就能得到奧氏體組織，這就是18-8型不銹鋼的來(lái)由。鎳能顯著地提高鉻鋼的耐腐蝕性能和高溫抗氧化性能，鉻-鎳奧氏體鋼比鉻含量相同的鐵素體和馬

20、氏體鋼有更好的耐腐蝕性能。鉻含量在20%以下時(shí)，鋼的抗氧化性能隨鎳量的增加不斷改善。對(duì)于高鉻鋼，最佳鎳含量在10%20%之間，Cr20Ni10和Cr25Ni20就是兩個(gè)典型的耐熱鋼。鎳能有效地降低鐵素體鋼的脆性，改善其焊接性能，但對(duì)抗應(yīng)力腐蝕性能有不利的影響，對(duì)于奧氏體鋼，鎳能降低鋼的冷加工硬化趨勢(shì)，改善冷加工性能，使鋼在常溫和低溫下均具有很高塑性和韌性。 14 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳錳是奧氏體形成元素，它能抑制奧氏體的分解，降低Ms點(diǎn)使高溫形成的奧氏體組織保持到室溫。錳穩(wěn)定奧氏體的作用為鎳的二分之一，2%的錳可以代替1%的鎳。鉻-錳鋼要在常溫下得到完全奧氏體組織，與鋼中的碳和鉻含量密切

21、相關(guān)，當(dāng)碳低于0.2%、鉻大于14%15%時(shí)，不論向鋼中加入多少錳都不能得到純奧氏體組織。要得到奧氏體組織必須增加碳含量或降低鉻含量，這兩種作法都會(huì)降低鋼的耐蝕性能，所以錳不能代替全部鎳。含錳鋼具有冷加工強(qiáng)化效應(yīng)顯著，耐磨性高的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是對(duì)晶間腐蝕很敏感，并且不能通過(guò)加鈦和鈮來(lái)消除晶間腐蝕。氮也是穩(wěn)定奧氏體元素，氮與錳結(jié)合能取代比較貴的鎳。氮穩(wěn)定奧氏體的作用比鎳大，與碳相當(dāng)。氮代鎳的比例約為1:30，一般認(rèn)為氮可取代2.5%6.5%的鎳。在奧氏體中氮也是最有效的固溶強(qiáng)化元素之一。氮與鉻的親和力要比碳與鉻的親和力小，奧氏體鋼很少見(jiàn)到Cr2N的析出。因此氮能在不降低耐蝕性能的基礎(chǔ)上，提高不銹鋼強(qiáng)

22、度，研制含氮不銹鋼是近年來(lái)不銹鋼工業(yè)的趨勢(shì)。氮在鋼中的溶解度有限（0.15%），加入鉻和錳能提高其溶解度，加入鎳和碳能減少其溶解度。在大氣冶煉條件下，氮以Cr-N或Mn-N合金形式加入鋼中，很難準(zhǔn)確控制回收率。一般認(rèn)為氮含量超過(guò)0.2%對(duì)冶煉操作極為不利。氬-氧精煉，加壓電渣熔煉，平衡壓力澆鑄等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，能準(zhǔn)確控制鋼中氮含量，用氮來(lái)控制鋼中的組織成為現(xiàn)實(shí)。近期研究成果表明，適當(dāng)調(diào)整不銹鋼成分，特別是鉻與錳的配比，能將鋼中的氮含量穩(wěn)定在0.4%左右，如美國(guó)的205（17Cr-1.25Ni-15Mn-0.15C-0.35N）氮含量為0.30%0.40%。15不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐

23、蝕。鉻-鎳奧氏體不銹鋼在450800溫度區(qū)加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。一般認(rèn)為，晶間腐蝕是碳從飽和的奧氏體以Cr23C6形態(tài)析出。造成晶界處奧氏體貧鉻所致。防止晶界貧鉻是防止晶間腐蝕的有效方法。如將各種元素按與碳的親和力大小排列，順序?yàn)椋篢i、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。鈦和鈮與碳的親和力都比鉻大，把它們加入鋼中后，碳優(yōu)先與它們結(jié)合生成碳化鈦（TiC）和碳化鈮（NbC），這樣就避免了析出碳化鉻而造成晶界貧鉻，從而有效防止晶間腐蝕。另外，鈦和鈮與氮可結(jié)合生成氮化鈦和氮化鈮，鈦與氧可結(jié)合生成二氧化鈦，奧氏體中還能溶解一部分鈮（約0.1%）。考慮這些因素，實(shí)際生產(chǎn)中為防止晶

24、間腐蝕，鈦和鈮加入量一般按下式計(jì)算：Ti=（C-0.02）50.8%Nb10C%含鈦和鈮的鋼固溶處理后得到單相奧氏體組織，這種組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到450以上時(shí)，固溶體中的碳逐步以碳化物形態(tài)析出，650是Cr23C6形成溫度，900是TiC形成溫度，920是NbC形成溫度。要防止晶間腐蝕就要減少Cr23C6含量，使碳化物全部以TiC和NbC形態(tài)存在。由于鈦和鈮的碳化物比鉻的碳化物穩(wěn)定，鋼加熱到700以上時(shí)，鉻的碳化物就開(kāi)始向鈦和鈮的碳化物轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定化處理是將鋼加熱到850930之間，保溫1h，此時(shí)鉻的碳化物全部分解，形成穩(wěn)定的TiC和NbC，鋼的抗晶間腐蝕性能得到改善。不銹鋼中加入鈦

25、和鈮，在一定條件下彌散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金屬間化合物，鋼的高溫強(qiáng)度有所提高。由于鈮的價(jià)格昂貴（是鈦的70倍），廣泛采用的是加鈦不銹鋼。含鈦鋼存在一些缺點(diǎn)，如：TiO2和TiN以?shī)A雜物存在，含量高且分布不均，降低鋼的純凈度；鑄錠表面質(zhì)量差，增加工序修磨量，極易造成大批廢品；成品拋光性能不好，很難得到高精度表面等。因此在國(guó)外不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中，1Cr18Ni9Ti有被淘汰的趨勢(shì)。 16鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。不銹鋼的鈍化作用是在氧化性介質(zhì)中形成的，通常所說(shuō)的耐腐蝕，多指氧化介質(zhì)而言。在非氧化性酸中，如稀硫酸和強(qiáng)有機(jī)酸中，一般鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼均不耐蝕。特別是在含有氯離子（Cl）

26、的介質(zhì)中，由于氯離子能破壞不銹鋼表面的鈍化膜，造成不銹鋼局部地區(qū)的腐蝕，即點(diǎn)腐蝕。在不銹鋼中加入鉬和銅是提高不銹鋼在非氧化性介質(zhì)中抗蝕性能的有效途徑。鉬能促使不銹鋼表面鈍化，具有增強(qiáng)不銹鋼抗點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的能力，鐵素體不銹鋼中如果不含鉬，鉻含量再高也很難獲得滿意的抗點(diǎn)蝕性能，但只有在含鉻鋼中鉬才能發(fā)揮作用。一般來(lái)說(shuō),鉻含量越高,鉬提高鋼耐點(diǎn)蝕性能效果越明顯。研究表明，鉬提高耐點(diǎn)蝕性能的能力相當(dāng)于鉻的3倍。1Cr17鋼中加入1%的鉬（1Cr17Mo）可使其在有機(jī)酸和鹽酸中的耐腐蝕性能明顯提高。18-8鉻鎳鋼中加入1.54.0%的鉬，可以提高其在稀硫酸、有機(jī)酸（醋酸、蟻酸、草酸）、硫化氫、海水中

27、的耐蝕性能。鉬是形成鐵素體的元素，因此，18-8鉻鎳鋼加鉬后，為保持純奧氏體組織，鎳含量也要相應(yīng)提高。加鉬后，18-8鋼的鎳含量一般提高至12%以上，如0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2。鉬能改善奧氏體不銹鋼的高溫力學(xué)性能，如表1-4。在馬氏體不銹鋼中加入0.5%4.0%的鉬可以增加鋼的回火穩(wěn)定性。鉬在不銹鋼中還能形成沉淀析出相，提高鋼的強(qiáng)度，如沉淀硬化型不銹鋼0Cr17Ni5Mo3。表1-4 鉬對(duì)不銹鋼高溫力學(xué)性能的影響牌號(hào)抗 拉 強(qiáng) 度N/mm2屈 服 強(qiáng) 度，N/mm2蠕變極限 N/mm220316538760871203165387608710Cr18Ni958644

28、137920011724117212497691190Cr17Ni12Mo2586538455276172262241193138103171銅加入不銹鋼中可提高不銹鋼在硫酸中的耐蝕性能。含銅不銹鋼鋼水流動(dòng)性較好，容易鑄成高質(zhì)量的部件。銅還能提高不銹鋼的冷加工性能，如0Cr18Ni9Cu3多作冷頂鍛鋼使用。17其他元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響 上述9個(gè)元素一般作為合金元素加入鋼中，硅、硫、磷一般作為殘余元素存在于鋼中。為了某些特定目的，不銹鋼有時(shí)也加入硅、硫、磷、鋁和稀土等元素。硅是形成鐵素體元素，在提高不銹鋼的抗氧化和熱強(qiáng)性能方面有良好的作用。含硅的不銹鋼鋼水流動(dòng)性好，能鑄成高質(zhì)量的耐熱不

29、銹鋼鑄件。硅對(duì)18-8型奧氏體的耐硝酸腐蝕性能有不利影響，當(dāng)硅含量處于0.8%1.0%時(shí)影響最顯著，但硅能提高奧氏體不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力。一般認(rèn)為，硅使不銹鋼的冷加工性能下降。硫在一般不銹鋼中是殘余元素。硫?qū)︿摰膹?qiáng)度影響不大，但降低不銹鋼的韌性，使鋼的延伸值和沖擊值大幅度下降。硫可以提高不銹鋼的切削性能，易切削不銹鋼中一般含有0.15%0.4%的硫。磷在不銹鋼中是殘余元素。在奧氏體不銹鋼中磷的危害不像一般鋼中那樣顯著，含量允許偏高一些（0.045%）。磷對(duì)鋼有強(qiáng)化作用。有些沉淀硬化不銹鋼中，如PH17-10P，磷是作為合金元素加入的。鋁是穩(wěn)定鐵素體的元素，可提高鋼的耐高溫氧化性能，改善焊接性

30、能，鋁含量達(dá)1%左右時(shí)，有顯著的沉淀硬化效果，但鋁會(huì)降低鋼抗硝酸腐蝕能力。 稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，主要是改善工藝性能，保證熱加工順利進(jìn)行。雙相鋼常用稀土改善熱加工性能。1.8 不銹鋼組織取決于各元素作用的總和根據(jù)各元素對(duì)組織成分影響，可將不銹鋼中的合金元素分為兩大類，一類是擴(kuò)大奧氏體區(qū)，穩(wěn)定奧氏體組織的元素，包括碳、鎳、錳、氮和銅，以碳和氮的作用程度最大；另一類是縮小奧氏體區(qū)，形成鐵素體組織的元素，包括鉻、硅、鉬、鈦、鈮、鉭、釩和鋁等。這兩類元素共存于不銹鋼中時(shí)，不銹鋼的組織取決于各元素互相影響的結(jié)果。如穩(wěn)定奧氏體元素起主要作用，不銹鋼組織就以?shī)W氏體為主，鐵素體很少以至于沒(méi)有。如果它們作用程度

31、還不能使鋼的奧氏體保持到室溫，在冷卻過(guò)程中奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，鋼的組織則為馬氏體。如果形成鐵素體元素起主要作用，鋼的組織則以鐵素體為主。不銹鋼的組織可通過(guò)組織圖進(jìn)行預(yù)測(cè)，如圖。其橫坐標(biāo)表示鉻當(dāng)量（Cr），縱坐標(biāo)表示鎳當(dāng)量（Ni）。 Cr=Cr%+Mo%+1.5 Ti%+0.5Nb% Ni=Ni%+30（C+N）%+0.5Mn%2不銹鋼的組織、性能和用途不銹鋼的牌號(hào)很多，我國(guó)常用不銹鋼牌號(hào)就有50多個(gè)。如把不同牌號(hào)的不銹鋼加熱到高溫（9001100），然后在空氣中冷卻，得到的金相組織各不相同。根據(jù)金相組織類型可將不銹鋼分為：馬氏體鋼，包括馬氏體一碳化物鋼；鐵素體鋼；奧氏體鋼；奧氏體鐵素體雙相鋼

32、;(5)沉淀硬化鋼。各類鋼的常用牌號(hào)、用途和特點(diǎn)如下。21馬氏體鋼馬氏體鋼是一種可硬化不銹鋼，根據(jù)化學(xué)成分可分為鉻不銹馬氏體鋼和鉻鎳不銹馬氏體鋼，常用牌號(hào)有1Cr13、2Cr13、3Cr13(Mo)、4Cr13、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2 、Y1Cr13和9Cr18(Mo)。馬氏體鋼有良好的淬透性，可通過(guò)淬、回火改變其強(qiáng)度和韌性，常溫下有良好的耐腐蝕和耐磨性能，耐高溫性能優(yōu)良，直到500強(qiáng)度也不降低，在高達(dá)700大氣中仍能抗氧化。1Cr13、2Cr13和3Cr13(Mo)用于制作刀具、精密軸、滾動(dòng)體、噴咀、彈簧、閥門(mén)和手術(shù)器材等。1Cr17Ni2用作具有較高強(qiáng)度的耐硝酸及有機(jī)酸腐蝕的零

33、件、軸、活塞桿、螺栓等。Y1Cr13和2Cr13Ni2屬于易切削不銹鋼，用于制作表面光潔度高、又承受較大應(yīng)力的耐蝕零件，如儀表軸、銷、齒輪等。9Cr18(Mo)是不銹鋼中硬度最高的一種鋼，多用作要求高硬度及耐磨的零件，如切削工具、軸承，彈簧及醫(yī)療器械等。馬氏體不銹鋼作結(jié)構(gòu)件和刀具用需進(jìn)行淬火回火處理。其耐蝕性能在淬火狀態(tài)最好，淬回火狀態(tài)次之，退火狀態(tài)下最差。馬氏體鋼通過(guò)退火實(shí)現(xiàn)軟化，因?yàn)榫哂凶杂残裕嘶鸷蟮睦鋮s速度至關(guān)重要。退火方式有完全退火、再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火3種。 馬氏體鋼屬于易裂鋼，熱加工和熱處理時(shí)的熱應(yīng)力，冷加工時(shí)的殘余應(yīng)力，都能導(dǎo)致鋼的開(kāi)裂。所以熱加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制升溫、降溫速度

34、，熱加工后及時(shí)退火。冷加工后用及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力處理。22鐵素體鋼鐵素體鋼在常溫下以鐵素體組織為主，具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，鋼中含鉻1130%，一般不含鎳，有時(shí)含有少量的Mo、Ti和Nb。鐵素體鋼的耐腐蝕性能優(yōu)于馬氏體鋼，具有導(dǎo)熱系數(shù)大、膨脹系數(shù)小、抗氧化性能好和抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)。常用牌號(hào)有0Cr13、0Cr17(Mo)、0Cr28。0Cr13用做汽車排氣處理裝置、鍋爐燃燒室噴咀等。0Cr17(Mo)用作家用電器部件、食品用具、清洗球及建筑裝飾材料等。0Cr28用于制作濃硝酸、磷酸和次氯酸鈉等化工設(shè)備零件和管道等。一般說(shuō)來(lái)，鐵素體不銹鋼的工藝性能較差，脆性傾向比較大。鐵素體鋼的脆性與下列幾

35、個(gè)因素有關(guān)：221高溫脆性間隙元素（C、N）含量中等以上的（C+N400PPM）鐵素體鋼，加熱到1000以上，快速冷卻到室溫，其韌性和塑性比較低。研究表明高溫脆性和晶間腐蝕一樣，是由富鉻碳化物、氮化物在晶間和位錯(cuò)上析出引起的。高溫脆性轉(zhuǎn)變溫度隨鋼中間隙元素含量和鉻含量的增加，冷卻速度加快，向高溫區(qū)移動(dòng)。含鉻25%的鋼，當(dāng)碳氮總量從0.035%提高到0.045%時(shí)，脆性轉(zhuǎn)變溫度從室溫以下提高到室溫以上。伴隨著脆化，鋼的耐蝕性能也急劇下降。已經(jīng)脆化了的鋼，從新加熱到750850可以恢復(fù)其塑性和耐蝕性能。222晶粒粗化鐵素體鋼的晶粒極易粗化，加熱時(shí)其晶粒長(zhǎng)大速度和粗化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于奧氏體不銹鋼。這種晶

36、粒粗化是不可逆轉(zhuǎn)的。在熱加工和熱處理過(guò)程中，如工藝控制不當(dāng)，晶粒一旦長(zhǎng)大，往往造成整批鋼脆化報(bào)廢。因此為防止晶粒粗化，鐵素體不銹鋼往往采用較低的始鍛（軋）溫度（10401120）和終鍛（軋）溫度（700800）。冷加工中，采用750850短時(shí)間保溫，快速冷卻的退火工藝，使其軟化。223相析出鐵素體鋼在550800下長(zhǎng)期加熱，會(huì)析出一種鐵與鉻的金屬間化合物（相）其成分相近似于FeCr。相硬而脆，沿晶界呈網(wǎng)狀分布。相的出現(xiàn)使鋼的性質(zhì)變脆，并且降低鋼的耐蝕和抗氧化性能。一般認(rèn)為，含鉻低于20%的鋼不易產(chǎn)生相，隨著鉻含量的增加，產(chǎn)生相的傾向增大。向鋼中添加形成鐵素體元素，如硅、鈮、鈦。鉬等，產(chǎn)生相傾向增大，添加銅、錳、鎳等穩(wěn)定奧氏體元素有相反的作用。已形成相的鋼，經(jīng)過(guò)850加熱，保溫半個(gè)小時(shí)，即可使相溶解，恢復(fù)鋼的韌性。224 475脆性高鉻鋼在370540溫度下長(zhǎng)期加熱后，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高、韌性大幅度降低的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在475左右尤為強(qiáng)烈，因此稱為475脆性。475脆性在含鉻13.7%以上的鋼中就有可能出現(xiàn)，在含鉻較高的馬氏體鐵素體鋼、188型奧氏體鋼及沉淀硬化鋼中亦曾發(fā)