现已研究确定,导致铁素体不锈钢475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一种富铬相,含铬量可高达61%-83%,含铁量为37%-17.5% 。尺寸为10-20nm左右。此相具有体心立方结构且无磁性,晶格常数为0.2877nm,介于铁与铬的晶格常数之间。
б相:铁素体不锈钢在500-925℃温度范围内加热或停留时,同样会使钢产生严重脆化。研究表明,此种脆化的原因是由于б相的析出。从图3-1的Fe-Cr二元相图中可以看出,Fe-Cr合金中有б相的存在,而且б相的铬量范围在42%-50%;α+б相区的铬量≥20% ,其存在温度为500-800℃。由于б相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起钢的韧性下降。由于б相富铬,它们的析出又常常引起铬变化而使钢的耐蚀性下降。连续成网状的б相较岛状者更为有害。
2Cr18Ni9钢在固溶态的耐腐蚀性能在1Cr18Ni9Ti基本相同,故可参阅1Cr18Ni9Ti的耐蚀性。
工艺性能
2Cr18Ni9,1Cr18Ni9,0Cr18Ni9奥氏体不锈钢均有良好的冷、热加工性,适于通用的各种冷、热加工工艺,热加工温度以900-1180℃为宜。冷轧、冷拔、冷冲、冷弯以及管材的扩口,压扁等均无困难。由于此三种钢易冷作硬化,因而当冷变形量过大时,要进行中间退火处理。
热处理工艺:2Cr18Ni9和1Cr18Ni9系经1100 -1150℃加热,而0Cr18Ni9则系经1080-1100℃加热后水冷或空冷。冷加工中间的退火温度多在850-970℃,加热后进行水冷。
三种钢的可焊性均好,可以采用通用的方法进行焊接。手工电弧焊时,含碳0.04%-0.06%的薄截面尺寸的钢材,0Cr18Ni9采用奥002焊条,焊后可不出现刀状腐蚀和晶间腐烛倾向;1Cr18Ni9可采用奥102、奥107焊条,焊后可通过L法晶间腐蚀试验。采用奥132、奥137焊条焊接且经敏化处理后,亦可通过L法晶间腐蚀试验;2Cr18Ni9焊后一般有晶间腐蚀倾向,但若采用奥102、奥107和奥112焊条,焊后的焊接接头也可通过L法晶间腐蚀检验。
高纯Cr30Mo2钢在各种介质中的耐腐蚀性能见表3-53和表3-54。由此可以看出,该钢在许多介质中优于含钼的Cr-Ni不锈钢00Cr18Ni13Mo2和双相钢0Cr25Ni5Mo2。在含NaCl,NaClO3的NaOH中,耐蚀性还优于纯镍(见图3-95)。为此,高纯Cr30Mo2钢在隔膜法固碱降膜工艺上获得了应用。需要指出,在280℃,浓度为60%的NaOH中,只有当NaClO3浓度超过100ppm时,Cr30Mo2钢的腐蚀率才能从30-36mm/a降低到1-1.5mm/a的水平。高纯Cr30Mo2钢的耐H2SO4腐蚀性能见图3-96。
Cr30Mo2钢在氯化物溶液中,耐应力腐蚀和孔蚀以及缝隙腐蚀的性能好。例如,在42%沸腾MgCl2中,即使承受高应力也不产生破裂(图3-97)。在5%+FeCl3+0.05mol/1 HCl水溶液中,高纯Cr30Mo2耐孔蚀,缝隙腐蚀的性能优于含2% Mo的Cr-Ni奥氏体和双相不锈钢.
0Cr20Ni29Mo3Cu4Nb不锈钢又称“20”合金或“20Cb”合金,是一种铬镍钼铜高合金奥氏体不锈钢。其特点是在硫酸、硝酸及其混酸和其他多种氧化还原介质中均有较好的耐蚀性。特别是在稀硫酸(浓度在30% 以下)环境中能发挥其良好耐蚀性的优势。该钢种热加工、冷加工及焊接性能均优良,并且也容易铸造成形。主要用于各种化学加工(如炼油、制药、化肥和合成橡胶等)、食品加工、纺织、造纸及湿法冶金等工业中,在硫酸、硝硫混酸和磷酸及其他还原性介质条件下使用的反应器、换热器、贮槽、泵和阀门及其他构件。但是近些年来,在该钢种成分的基础上将镍含量提高5% ,发展出了00Cr20Ni35Mo3Cu4Nb 铁镍基耐蚀合金(又称“20Cb-3”合金),其耐硫酸腐蚀和耐应力腐蚀破裂的性能等比该钢种进一步提高,在很多应用场合取代了该钢种。因而作为变形材应用的0Cr20Ni29Mo3Cu4Nb 不锈钢大有逐渐被淘汰之势,但是作为铸造合金的该钢种依然有着广泛的应用。