不銹鋼的種類和特點

不銹鋼有兩種分類法：一種是按合金元素的特點，劃分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼；另一種是按在正火狀態(tài)下鋼的組織狀態(tài)，劃分為M不銹鋼、F不銹鋼、A不銹鋼、A一F雙相不銹鋼。 

1、馬氏體不銹鋼  

典型的馬氏體不銹鋼有1Cr13-4Cr13和9Cr18等 

1Cr13鋼加工工藝性能良好?？刹唤?jīng)預(yù)熱進行深沖、彎曲、卷邊及焊接。2Crl3冷變形前不要求預(yù)熱，但焊接前需預(yù)熱，1Crl3、2Cr13主要用來制作耐蝕結(jié)構(gòu)件如汽輪機葉片等，而3Cr13、4Cr13主要用來制作醫(yī)療器械外科手術(shù)刀及耐磨零件；9Crl8可做耐蝕軸承及刀具。 

2、鐵素體不銹鋼 

鐵素不銹鋼的含Cr量一般為13％-30％合碳量低于0.25%。有時還加入其它合金元素。金相組織主要是鐵素體，加熱及冷卻過程中沒有α<=>γ轉(zhuǎn)變，不能用熱處理進行強化?？寡趸詮?。同時，它還具有良好的熱加工性及一定的冷加工性。鐵素體不銹鋼主要用來制作要求有較高的耐蝕性而強度要求較低的構(gòu)件，廣泛用于制造生產(chǎn)硝酸、氮肥等設(shè)備和化工使用的管道等。 

典型的鐵素體不銹鋼有Crl7型、Cr25型和Cr28型。  

3，奧氏體不銹鋼 

奧氏體不銹鋼是克服馬氏作不銹鋼耐蝕性不足和脆性過大而發(fā)展起來的。基本成分為Crl8％、Ni8％簡稱18－8鋼。其特點是合碳量低于0.1％，利用Cr、Ni配合獲得單相奧氏體組織。 

奧氏作不銹鋼一般用于制造生產(chǎn)硝酸、硫酸等化工設(shè)備構(gòu)件、冷凍工業(yè)低溫設(shè)備構(gòu)件及經(jīng)形變強化后可用作不銹鋼彈簧和鐘表發(fā)條等。 

奧氏體不銹鋼具有良好的抗均勻腐蝕的性能，但在局部抗腐蝕方面，仍存在下列問題： 

（1）奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕  

奧氏作不銹鋼在450-850℃保溫或緩慢冷卻時，會出現(xiàn)晶問腐蝕。含碳量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱影響區(qū)也會出現(xiàn)晶間腐蝕。這是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，從而形成腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現(xiàn)象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存在的。 

工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕： 

1）降低鋼中的碳量，使鋼中合碳量低于平衡狀態(tài)下在奧氏體內(nèi)的飽和溶解度，即從根本上解決了鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的問題。通常鋼中合碳量降至0.03％以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。 

2）加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物（TiC或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。 

3）通過調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織，其中鐵素體占5％一12％。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。 

4）采用適當(dāng)熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得*佳的耐蝕性。 

（2）奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕 

應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡稱SCC（Stress Crack Corrosion）。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)含Ni量達到8％一10％時，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性*大，繼續(xù)增加含Ni量至45-50％應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。 

防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的*主要途徑是加入Si2-4％并從冶煉上將N含量控制在0.04％以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙相鋼，它在Cl-和OH-介質(zhì)中對應(yīng)力腐蝕不敏感。當(dāng)初始的微細裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴展，鐵素體含量應(yīng)在6%左右。 

（3） 奧氏體不銹鋼的形變強化 

單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很細的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過大量變形后，鋼的強度大力提高，尤其是在零下溫區(qū)軋制時，效果更為顯著?？估瓘姸瓤蛇_2000 MPa以上。這是因為除了冷作硬化效果外，還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。 

奧氏體不銹鋼經(jīng)形變強化后可用來制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。形變后若需焊接，則只能采用點焊工藝、形變使應(yīng)力腐蝕傾向性增加。并因部分γ->M轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生鐵磁性，在使用時（如儀表零件中）應(yīng)予以考慮。 

再結(jié)晶溫度隨形變量而改變，當(dāng)形變量為60％時，其再結(jié)晶溫度降為650℃冷變形奧氏體不銹鋼再結(jié)晶退火溫度為850-1050℃，850℃則需保溫3h，1050℃時透燒即可，然后水冷。 

（4） 奧氏體不銹鋼的熱處理  

奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等。 

1）固溶處理。將鋼加熱到1050-1150℃后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善。如上所述，為了防止晶問腐蝕，通常采用固溶化處理，使Cr23C6溶于奧氏體中，然后快速冷卻。對于薄壁件可采用空冷，一般情況采用水冷。 

2）穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固處理后，將鋼加熱到850-880℃保溫后空冷，此時Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成鉻的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。 

3）去應(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300-350℃回火。對于不含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450℃，以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對于超低碳和含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在500-950℃,加熱，然后緩冷，消除應(yīng)力（消除焊接應(yīng)力取上限溫度），可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。 

4、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼  

在奧氏不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量，并與回溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（含40-60％δ-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼有較好的焊接性，焊后不需熱處理，而且其晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成σ相，使用時應(yīng)加以注意。 

5.鐵素體鋼 

含鉻大于14％的低碳鉻不銹鋼，含鉻大干27％的任何含碳量的鉻不銹鋼，以及在上述成分基礎(chǔ)上再添加有鉬、鈦、鈮、硅、鋁、、鎢、釩等元素的不銹鋼，化學(xué)成分中形成鐵素體的元素占**優(yōu)勢，基體組織為鐵素。這類鋼在淬火（固溶）狀態(tài)下的組織為鐵素體，退火及時效狀態(tài)的組織中則可見到少量碳化物及金屬間化合物。  

屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。 不銹鋼的種類和特點

6.鐵素休－馬氏體鋼 

這類鋼在高溫時為y+a（或δ）兩相狀態(tài)，快冷時發(fā)生y-M轉(zhuǎn)變，鐵素體仍被保留，常溫組織為馬氏體和鐵素體,由于成分及加熱溫度的不同，組織中的鐵素體量可在百分之幾至幾十的范圍內(nèi)變化。0Crl3鋼，lCrl3鋼，鉻偏上限而碳偏下限的2Cr13鋼，Cr17Ni2鋼，Cr17wn4鋼，以及在ICrl3鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的許多改型12％鉻熱強鋼（這類鋼也叫做耐熱不銹鋼）中的許多鋼號，如Cr11MoV，Cr12WMoV，Crl2W4MoV，18Crl2WMoVNb等均屬干這一類。  

鐵素體—馬氏體鋼可以部分地接受淬火強化，故可獲得較高的機械性能。但它們的機械性能與工藝性能在很大程度上受組織中鐵素體的含量及分布形態(tài)的影響。這類鋼按成分中的含鉻量分屬12～14％與15～18％兩個系列。前者具有抵抗大氣及弱腐蝕性介質(zhì)的能力，并且具有良好的減震性及較小的線膨脹系數(shù)；后者的耐腐蝕性能與相同含鉻量的鐵素體耐酸鋼相當(dāng)，但在一定程度上也保留著高鉻鐵素體鋼的某些缺點。 

7.馬氏體鋼 

這類鋼在正常淬火溫度下處在y相區(qū)，但它們的y相僅在高溫時穩(wěn)定，M點一般在3OO℃左右，故冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 

這類鋼包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12％鉻熱強鋼，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB鋼等。馬氏體不銹鋼的機械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能，均和含鉻12～14％的鐵素體-馬氏體不銹鋼相近。由于組織中沒有游離的鐵素體，機械性能比上述鋼要高，但熱處理時的過熱敏感性較低。 

8.馬氏體—碳化物鋼  

Fe－C合金的并析點的含碳為0.83％，在不銹鋼中由于鉻使S點左移，含12％鉻和大于0.4％碳的鋼（圖11-3），以及含18％鉻和大于0.3％碳的鋼（圖卜）3）均屬于過共析鋼。這類鋼在正常淬火溫度加熱，次生碳化物不能完全溶于奧氏體，因此淬火后的組織為馬氏體和碳化物組成。 

屬于這一類的不銹鋼牌號不多，卻是一些含碳比較高的不銹鋼，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo鋼等，含碳量偏上限的3Crl3鋼在較低的溫度下淬火，也可能出現(xiàn)這樣的組織。由于含碳量高,上述9Cr18等三個鋼號中雖含有較多的鉻，但其耐腐蝕性能僅與含12～14％鍺的不銹鋼相當(dāng)。這類鋼的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、軸承、彈簧及醫(yī)療器械等。 不銹鋼的種類和特點

9.奧氏體鋼 

這類鋼含有較多擴大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的元素，在高溫時為均為y相，冷卻時由于Ms點在室溫以下，所以在常溫下具有奧氏體組織。 18-8， 18－12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不銹鋼，以錳代替部分鎳并加氮的低鎳不銹鋼如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等均屬于這一類。 

奧氏體不銹鋼具有前已述及的許多優(yōu)點，雖然機械性能也比較低，和鐵素體不銹鋼—樣不能熱處理強化，但可以通過冷加工變形的方法，利用加工硬化作用提高它們的強度。 這類鋼的缺點是對晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕比較敏感，需通過適當(dāng)?shù)睾辖鹛砑觿┘肮に嚧胧┫?nbsp;

10.奧氏體－鐵素體鋼 

這類鋼因擴大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體元素的作用程度，不足以使鋼在常溫或很高的溫度下具有純奧氏體組織，因此為奧氏體－鐵素體復(fù)相狀態(tài)，其鐵素體量也因成分及加熱溫度不同而可在較大的范圍內(nèi)變化。 不銹鋼的種類和特點

屬于這一類的不銹鋼很多，如低碳的18－8鉻鎳鋼，加鈦、鈮、鉬的18－8鉻鎳鋼，特別是在鑄鋼的組織中均可見到鐵素體，此外含鉻大于14～15％而碳低于0.2％的鉻錳不銹鋼（如Cr17Mnll），以及目前研究的和已獲得應(yīng)用的大多數(shù)鉻錳氮不銹鋼等。與純奧氏體不銹鋼比較，這類鋼的優(yōu)點很多，如屈服強度較高，抗晶間腐蝕的能力較高，應(yīng)力腐蝕的敏感性低，焊接時產(chǎn)生熱裂紋的傾向小，鑄造流動性好等等。缺點是壓力加工性能較差，點腐蝕傾向較大，易產(chǎn)生c相脆性，在強磁場作用下表現(xiàn)出弱磁性等。所有這些優(yōu)點和缺點均來源于組織中的鐵素體。 

11、奧氏缽－馬氏體鋼 

這類鋼的Ms點低于室溫，固溶處理以后為奧氏體組織，易于成形和焊接。通?？捎脙煞N工藝方法使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。一是固溶處理以后經(jīng)700～800度加熱，奧氏體因析出碳化鉻而轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)定狀態(tài)，Ms點升高至室溫以上，冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；二是固溶處理以后直接冷卻至Ms與Mf點之間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。后一方法可獲得較高的耐腐蝕性能，但固溶處理以后至深冷的間隔時間不宜過久，否則會因奧氏體的陳化穩(wěn)定作用而使深冷的強化效應(yīng)降低。經(jīng)上述處理以后鋼再經(jīng)400～500度時效，使析出金屬間化合物進—步強化。這類鋼的典型鋼號有17Cr一7Ni一A1、15Cr－9Ni－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－Mo一A1等等。這類鋼也稱為奧氏體－馬氏體時效不銹鋼，并因為實際上這些鋼的組織中除奧氏體和馬氏體以外，還存在不同數(shù)量的鐵素體，故也稱為半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。 不銹鋼的種類和特點

這類鋼是50年代后期發(fā)展和應(yīng)用的新型不銹鋼，它們總的特點是強度高（C可達100一150）及熱強性好，但由于含鉻量較低并在熱處理時有碳化鉻析出，因此耐腐蝕性能比標(biāo)準(zhǔn)的奧氏體不銹鋼要低一些。也可以說這類鋼的高強度是在犧牲一部分耐腐蝕性能與其它性能（如非磁性）的情況下獲得的，目前這類鋼主要用于航空工業(yè)及火箭導(dǎo)彈生產(chǎn)方面，一般機械制造中應(yīng)用尚不普遍，并且在分類上也有把它們納為超高強度鋼的一個系列。