不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結構分類,有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體型、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼五大類。
按主要化學成分分類,基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統;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蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等;按功能特點分類又可分為無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有很強的化學穩定性、優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內的有強韌性具備穩定的力學性能等系列特點,所以在重工業、輕工業、生活用品行業以及建筑裝飾等行業中獲取得廣泛的應用。特別是高科技發展的今天,不銹鋼被廣泛使用在各個不同的領域之中。它可作為化學工業、煉油工業、人造纖維工業、食品、醫藥及日用品工業的耐酸、耐堿、耐高壓的壓力容器裝置和儲存及運行的槽罐的材料;也可作為電力工業、汽輪機制造行業、船舶工業、航空工業的耐高溫和低溫的構件;在航天工業、核工業中又是制造人造衛星、宇宙飛船、火箭和核動力裝置等方面不可缺少的材料;隨著國民經濟濟的日益發展,人民生活水準的不斷提高,不銹鋼日用制品也已深入到千家萬戶。
:在常溫下具有穩定的奧氏體組織,含鉻量12%~25%,含鎳量7%~20%或以上。
奧氏體型不銹鋼占不銹鋼行業總使用量的70%,最典型的代表是304不銹鋼(含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%),,對應的鑄造牌號是ASTMA743 CF-8,是用途最廣的不銹鋼品種。常見的還有316(CF-8M)、304L(CF-3)、316L(CF-3M)等。
按照合金化方式,奧氏體型不銹鋼分為鉻鎳鋼300系列和鉻錳鋼200系列兩大類,前者以鎳為奧氏體化元素,是奧氏體鋼的主題;后者是以錳、氮代替昂貴的鎳的節鎳鋼種。300系列的不銹鋼鎳含量比較高,耐腐蝕能力比較強,典型鋼號為304和316。200系列不銹鋼以錳或氮代替了部分鎳,耐腐蝕能力稍差一些,且加工硬化現象明顯,但價格比300系列便宜,典型鋼號是201和202。
奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性耐蝕能力良好,具有高韌性和突出的冷變形能力,是不銹鋼中的主流。不足之處是強度較低,不可能通過相變使之強化,僅能通過冷加工進行強化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外,如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能,在各行各業中獲得了廣泛的應用。
304不銹鋼含有18-20%的鉻和8-11%的鎳,是典型的18-8型奧氏體不銹鋼。從規范的角度講,只有化學成分符合標準規定才能稱為304不銹鋼,市場上所謂的6個鎳或者7個鎳的304是不符合要求的,根本就不能叫做304。單相奧氏體不銹鋼無磁性,但經過熱加工或冷變形后可能誘發馬氏體相變而產生磁性,鑄造的304或316不銹鋼由于成分偏析可能殘留少量鐵素體而帶有弱磁性。決定不銹鋼組織和性能的關鍵是化學成分,不能簡單地認為帶磁就不是304不銹鋼。
:含鉻量12%~30%,金相組織為鐵素體心立方晶體結構,有磁性。430是最常用的鐵素體不銹鋼。
鐵素體不銹鋼加熱冷卻時組織穩定不發生相變,故熱處理不能使其強化。與304型奧氏體不銹鋼相比較,這類鋼一般不含鎳,有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等元素,所以此類不銹鋼原料成本較低,并具有抗氧化性好、導熱系數大、熱膨脹系數低、抗應力腐蝕優良等優點,廣泛用于制作炊具零件,耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。但耐腐蝕能力和成型性不如304好。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點,因而限制了它的應用。鐵素體不銹鋼在鑄態下比較脆,需要進行退火處理。爐外精煉技術(AOD或VOD)的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低,因此使這類鋼獲得廣泛應用。
:一般認為,在奧氏體基體上存在15%以上的鐵素體,或在鐵素體基體上存在15%以上的奧氏體即可稱為奧氏體 + 鐵素體雙相不銹鋼。
在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不銹鋼。雙相不銹鋼的突出優點是屈服強度高和抗應力腐蝕能力強,主要用于石化設施和高強度的不銹鋼連接件。常見的鑄造雙相不銹鋼有CD4MCu、1.4468、1.4470等。
雙相不銹鋼在溫度較高時容易析出脆性相,故使用溫度不宜超過250℃。雙相不銹鋼由于強度高、塑性好、導熱性差使加工變得更加困難,切削加工性比奧氏體不銹鋼還差。
:含鉻量12%~18%,含碳量0.1%~0.5%,甚至可達1%,常見的有420,431等。
馬氏體不銹鋼是一類通過用熱處理的方法調整其力學性能的鋼,其強度、硬度較高。通俗地說,是一類可硬化的不銹鋼。典型牌號為Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度較高,不同回火溫度具有不同強韌性組合,主要用于蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。根據化學成分的差異,馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同,還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時效不銹鋼等。
沉淀硬化型不銹鋼:含有較高的鉻、鎳和很低的碳(通過熱處理手段使鋼中的碳化物沉淀析出,從而提高強度),并含有能起沉淀硬化的銅、鋁、鉬等合金元素,它們在回火時時效析出,產生沉淀硬化,使鋼具有很高的強度和硬度。加入鈮可以防止晶間腐蝕。典型鋼號是美國的17-4PH,對應鑄造牌號ASTM A747 CB7Cu-1.沉淀硬化不銹鋼的熱處理是固溶化退火加時效,不同的時效溫度得到不同的硬度。
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