常用不銹鋼按正火熱處理后鋼的組織組成物來劃分,可分為馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼和過渡型不銹鋼(半奧氏體型不銹鋼,即兼有奧氏體和馬氏體不銹鋼的優(yōu)點)。現(xiàn)將各種不銹鋼的成分及其特點分述如下。
(1)馬氏體型不銹鋼
鋼中含鉻量為12%~18%,含碳量0.10%~0.4%,淬火后可得到馬氏體組織,這種不銹鋼叫做馬氏體型不銹鋼。
馬氏體型不銹鋼在淬火回火后具有良好的強度、塑性、韌性及抗腐蝕性。馬氏體型或半馬氏體型不銹鋼都具有磁性。
馬氏體型不銹鋼正火或淬火后的組織為馬氏體。半馬氏體型不銹鋼正火后的組織為馬氏體+鐵素體。淬火后的組織視其成分與淬火溫度而定,可以是馬氏體,也可以是馬氏體+奧氏體。它們都可以通過熱處理來強化。
常用的馬氏體型不銹鋼有2Cr13、3Cr13、4Cr13。而1Cr13屬于半馬氏體型不銹鋼。
1Cr13與2Cr13鋼經(jīng)淬火和高溫回火后,具有良好的綜合力學(xué)性能,宜制造要求塑性較好與受沖擊載荷作用的零件,多用于要求一定強度與韌性的結(jié)構(gòu)零件。如汽輪機的葉片、水壓機閥、熱裂設(shè)備的配件以及在高溫下的螺釘、螺母和日常生活用具等。3Cr13和4Cr13鋼經(jīng)淬火和低溫回火后,具有高的硬度和耐磨性,適用于需要高硬度耐磨零件,耐蝕零件和器件。如熱油泵軸、柱塞、彈簧、滾動軸承配件、醫(yī)療器件、刀具、儀表軸等。
注意事項:
①Cr13型不銹鋼導(dǎo)熱性差,淬火加熱時應(yīng)進行預(yù)熱,預(yù)熱溫度為700~900℃,時間為1~3h,以免發(fā)生開裂。
②3Cr13與4Cr13鋼加熱時應(yīng)注意防止表面脫碳,因為脫碳會使淬火后硬度降低。
③淬火后應(yīng)及時回火,以免引起開裂,間隔時間不應(yīng)超過8h。
(2)鐵素體型不銹鋼
典型的鐵素體型不銹鋼有Cr17、Cr17T1、Cr25、Cr25T1、Cr28等。它們在強烈的氧化性介質(zhì)中具有良好的抗腐蝕能力,這類鋼可以抵抗硝酸、熱磷酸等強烈腐蝕性溶液的腐蝕。所以是應(yīng)用于化工設(shè)備的*材料之一。同時,因它們一般均具有良好的高溫抗氧化性能,所以,也被用作耐高溫材料。
這類鋼的含碳量很低(≤0.15%),而含鉻量很高(>17%),在加熱和冷卻過程中組織不發(fā)生變化,因此不能通過熱處理來強化。
鐵素體不銹鋼的熱處理比較簡單,一般在退火狀態(tài)下使用。退火的目的是為了消除加工應(yīng)力和獲得單一的鐵素體組織,一般是加熱至750~850℃進行退火處理。過高的加熱溫度將引起晶粒長大,使鋼變脆;并且長大的晶粒又不能用熱處理方法加以細化,故加熱溫度應(yīng)嚴格控制。退火保溫時間為1~2h,也可按材料厚度(1.5min/mm)計算。退火后空冷,或水冷。
應(yīng)該注意,鐵素體型不銹鋼在400~425℃溫度范圍內(nèi)停留會導(dǎo)致鋼的脆化,通常稱為“475℃脆性"對于產(chǎn)生的脆性,可通過加熱到475℃以上保溫后快冷的方法來消除。
鐵素體型不銹鋼的缺點是韌性低,脆性大。產(chǎn)生脆性的原因有三個方面。
第一是晶粒粗大,鐵素體型不銹鋼在加熱和冷卻時不發(fā)生相變,粗大的鑄態(tài)組織不能通過熱處理來改變。
第二是475℃脆性,含Cr量大于15%的高鉻鐵素體不銹鋼,在400~500℃溫度范圍內(nèi)長時間停留或在此溫度范圍內(nèi)緩冷時,會導(dǎo)致室溫脆化,強度升高,塑性、韌性接近于零。由于475℃左右脆化現(xiàn)象最嚴重,故稱475℃脆性。
第三是σ相脆性,含Cr量大于15%的高鉻鐵素體不銹鋼在520~820℃溫度范圍內(nèi)長時間加熱時從δ-鐵素體中析出的金屬間化合物FeCr,叫σ相。σ相常常沿晶界分布,析出時還伴有體積變化,使脆性增大,也會引起鋼的晶間腐蝕,降低抗氧化性能。
(3)鉻鎳不銹鋼(18-8型鉻鎳不銹鋼)
18-8型鉻鎳不銹鋼,屬于單相奧氏體不銹鋼,含碳量低于0.20%,而鉻含量一般大于18%,而鎳含量大于9%。其強度和硬度較低,塑性和韌性較好。用于制造耐酸、堿等溶液的零件,如化工容器、耐酸泵零件等。
18-8型不銹鋼有1Cr18Ni9 Ti、1Cr18Ni9、2Cr18N19等。加入合金元素鈦(Ti),可以有效地防止晶間腐蝕。其屬于鉻鎳不銹鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性,并具有高的塑性和焊接性,但其切削加工性較差。在航空、造船、汽車、化工、醫(yī)療器械等工業(yè)中廣泛地應(yīng)用。并且由于這類鋼元磁性,因此在儀器儀表工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。