不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。
常见的一种分类方法-不锈钢按其组织特征分为:奥氏体型、奥氏体-铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。
奥氏体型钢(A):主要合金元素为铬和镍,其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织,加热无相变,无铁磁性。这类钢韧性高,脆性转变温度低,具有良好的耐蚀性和高温强度,较好的抗氧化性,良好的压力加工和焊接性能,但屈服强度较低,且不能采用热处理方法强化。
铁素体型钢(F):主要合金元素为铬,其含量通常等于大于13%,不含镍,有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变,且存在加热晶粒长大不可逆性,不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性,可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力,并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高,加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
奥氏体-铁素体型钢(双相不锈钢)(A-F):在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍,可焊性良好,韧性较高,应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。
马氏体型钢(M):主要合金元素是铬,其含量13%以上,含碳量较高,热处理时有相变,可采用热处理方法强化。淬透性较高,含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用,有较高的强度、硬度和耐磨性。
沉淀硬化型钢(PH):经沉淀硬化热处理后具有高的强度,耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体型钢。
高硅含量使00Cr18Ni15Si4钢对浓硝酸和含氧化剂的硝酸有非常出色的耐蚀性。而且硝酸浓度愈高(尤其是超过80%以后),其他不锈钢越不耐蚀时,该钢种越显示出极低的腐蚀率。图4-15是在沸腾浓硝酸中该钢种与0Cr18Ni9钢耐蚀性的对比。浓度超过90%的沸腾硝酸中,00Cr18Ni15Si4钢的腐蚀率低于0.02mm/a,而0Cr18Ni9钢的腐蚀率则在1.5mm/a以上。
该钢种由于碳含量极低,即使在敏化状态下耐晶间腐蚀性能也很好。休氏法晶间腐蚀实验(65%HNO3,沸腾,10×48h)的腐蚀率仅为0.6g/(m2.h)。
00Cr18Ni15Si4钢可进行锻造和热轧。热加工加热温度为1080-1140℃(钢锭加热控制在1120℃以下),停锻温度为900℃。加热炉气氛要保持为弱氧化性,以防止锻件增碳。工件加热要均匀、烧透,避免火焰直接喷射和局部过热,由于再结晶速度较慢(特别是当温度较低时),要注意及时回炉加热。
冷加工成形也容易进行,但由于加工硬化较快及变形量较大时容易变脆,要及时进行中间软化退火。冷弯时弯曲半径不宜太小。
该钢种正确的热处理制度为1100-1140℃加热后水冷(固溶处理),加热炉气氛应为弱氧化性。热加工、冷加工和焊后都要进行固溶处理。要注意固溶处理温度不能过低,否则耐蚀性和力学性能(塑性和韧性)都会受影响。在敏化温度区间(500-950℃)不宜较长时间受热或缓慢冷却通过。
该钢种可使用包剂焊条进行手工电弧焊或惰性气体保护焊。但应采用和低热输入、低电流和小直径焊条,层间温度也应较低。焊接材料成分应与母材基本相同,焊缝中的δ-铁素体量不得超过10%。
一般来说,0Cr13Ni8Mo2A1钢的耐蚀性能优于1Cr13和0Cr17Ni2马氏体不锈钢;在某些环境下则低于0Cr17Ni4Cu4Nb。和其他沉淀硬化不锈钢一样,在完全硬化状态具有 耐蚀性。尽管在苛刻的试验条件下,0Cr13Ni8Mo2A1钢在低于565℃的各种温度时效对氢脆有些敏感,但实际使用中氢脆破裂事故却很少见。在595℃以上的温度时效,对氢致裂纹是免疫的。此外,在595℃或高于此温度时效,此钢具有 的耐硫化物应力腐蚀破裂性能。
工艺性能
包括热加工、热处理和焊接性能。钢的锻造加工温度范围为1170-1205℃,在1040℃以下应具有>50%的变形量,以得到细化的晶粒。在时效前应进行固溶退火。加热炉气氛应不引起脱碳或渗碳。此钢可以在A状态或任何时效条件下焊接,不需预热。通常以TIG工艺为 ,对于<6mm的薄截面材料,焊后不必进行固溶退火处理可进行时效处理。对于厚截面材料,在需要多道次焊接的条件下,在时效之前应该进行焊后固溶退火处理。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3钢热加工性很好,锻造、轧制、镦粗和顶锻等无任何困难。加热温度1Cr18Ni12钢为1150-1180℃为宜,而0Cr18Ni9Cu3钢应低些,以1100-1130℃为好。停锻温度应不低于900℃。
冷成形性优良是这两种不锈钢的 特点。加工硬化指数和杯突深度值与0Cr18Ni9钢相对比示于表4-54。由于加工硬化速率低,可完成变形条件更苛刻、形状更复杂制作的各种冷成形操作:拉深、冲压、挤压和旋压及弯曲等,0Cr18Ni9Cu3多比1Cr18Ni12钢冷成形性更优良。
这两种钢的固溶处理制度为1010-1150℃加热后水冷。如果是对冷成形后的材料进行应力处理,可在300-400℃加热4-8h后空冷。
这两种钢很容易用焊接奥氏体不锈钢常用的方法进行焊接,焊接材料的合金元素含量应比母材稍高些。为了保证焊后的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能, 进行再度固溶处理。