1.鐵素休-馬氏體不銹鋼
這種鋼在高溫下是y+a(或δ)在兩相狀態下,Y-M在快速冷卻時發生變化,鐵素體仍保留,常溫組織為馬氏體和鐵素體。由于成分和加熱溫度的不同,組織中的鐵素體量可以在幾百分之幾到幾十個范圍內變化。0Crl3鋼、LCrl3鋼、2Cr13鋼、Cr17Ni2鋼、Cr17wn4鋼,以及在ICrl3鋼的基礎上發展起來的許多改造%在Cr11MoV、Cr12WMoV、Crl2W44等許多鋼號中,鉻熱強鋼(這種鋼又稱耐熱不銹鋼)MoV,18Crl2WMoVNb等都屬于這一類。
鐵素體-馬氏體鋼可部分通過淬火加固,因此可獲得較高的機械性能。但其機械性能和工藝性能在很大程度上受到組織中鐵素體含量和分布形式的影響。這種鋼按成分中的鉻含量分為12~14%與15~18%兩個系列。前者具有抵抗大氣和弱腐蝕性介質的能力,減震性好,線膨脹系數小;后者的耐腐蝕性相當于含鉻量相同的鐵素體耐酸鋼,但在一定程度上也保留了高鉻鐵素體鋼的一些缺點。
2.鐵素體不銹鋼
含鉻大于14%低碳鉻不銹鋼,含鉻干燥27%鉻不銹鋼的任何碳含量,以及在上述成分的基礎上添加鉬、鈦、鈮、硅、鋁、鎢、釩等元素的不銹鋼,化學成分中形成鐵素體的元素占絕對優勢,基體組織為鐵素。這種鋼在淬火(固溶)狀態下的組織是鐵素體,少量碳化物和金屬間化合物可以在及時退火的組織中看到。這類有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25Mo3Ticr25、Cr28等。鐵素體不銹鋼由于鉻含量高,耐腐蝕性和抗氧化性較好,但機械性能和工藝性能較差,主要用于耐酸性結構和抗氧化鋼。
3.馬氏體-碳化物鋼鐵
Fe-C合金并析點的碳含量為0.83%,在不銹鋼中,由于鉻,S點向左移動,含有12%鉻和大于0.4%碳鋼(圖11-3)和含18%鉻和大于0.3%碳鋼(圖卜)3)屬于過共析鋼。這種鋼在正常淬火溫度下加熱,次生碳化物不能完全溶解在奧氏體中,因此淬火后的組織由馬氏體和碳化物組成。屬于這一類的不銹鋼品牌不多,但是含碳量高的不銹鋼,比如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV、9Crl7MoVCo鋼等,含碳量偏高的3Crl3鋼在較低溫度下淬火,也可能出現這樣的組織。由于碳含量高,上述9Cr18等三個鋼號雖然含有較多的鉻,但其耐腐蝕性僅為12~14%鍺的不銹鋼相當。這種鋼材的主要用途是切削工具、軸承、彈簧、醫療器械等要求高硬度和耐磨性的零件。
4.馬氏體不銹鋼
y相位于正常淬火溫度下,但其y相僅在高溫下穩定,M點一般在3OO℃左右,因此在冷卻過程中轉化為馬氏體。這種鋼包括2Cr13、2Cr13Ni2、3Cr13和部分改造12%13Cr14NiWVBA、Cr11Ni2MoWVB鋼等鉻熱強鋼。馬氏體不銹鋼的力學性能、耐腐蝕性、工藝性能和物理性能均為鉻12~14%鐵素體-馬氏體不銹鋼相似。由于組織中沒有游離鐵素體,機械性能高于上述鋼,但熱處理過熱敏感性較低。
5.奧氏體不銹鋼
它含有更多的元素來擴大y區和穩定奧氏體,在高溫下都是y相,在室溫下有奧氏體組織,因為Ms點低于室溫。18-8,18-12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不銹鋼,Cr18Mnl0Ni5、Cr13Ni4Mn9、Cr17Ni4Mn9N、Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等低鎳不銹鋼,都屬于這一類。奧氏體不銹鋼具有前面提到的許多優點。雖然其機械性能也相對較低,不能通過熱處理加強鐵素體不銹鋼樣品,但它們的強度可以通過冷處理變形來提高。這種鋼的缺點是對晶間腐蝕和應力腐蝕敏感,需要通過適當的合金添加劑和工藝措施來消除。
6.奧氏缽-馬氏體鋼
鋼的Ms點低于室溫,固溶處理后為奧氏體組織,易成型焊接。馬氏體轉變通常可以通過兩種工藝方法進行。第一,固溶處理后,經700~800度加熱,奧氏體因碳化鉻沉淀而轉化為介穩定狀態,Ms點升高到室溫以上,冷卻時轉化為馬氏體;第二,固溶處理后直接冷卻到Ms和Mf點之間,使奧氏體轉化為馬氏體。后一種方法可以獲得較高的耐腐蝕性,但固溶處理后至深冷的間隔時間不宜過長,否則深冷的強化效應會因奧氏體的陳化穩定而降低。經過上述處理后,鋼材再經過400~500度時效,進一步強化析出的金屬間化合物。這類鋼的典型鋼號是17Cr17NiA1、15Cr-9Ni-A1,17Cr-5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo一A1等等。這種鋼也叫奧氏體-馬氏體及時性不銹鋼也被稱為半奧氏體沉淀硬化不銹鋼,因為這些鋼的組織中除了奧氏體和馬氏體外,還有不同數量的鐵素體。這種鋼是20世紀50年代末開發和應用的新型不銹鋼。其總體特點是強度高(C可達100-150),熱強度好。但由于鉻含量低,熱處理時碳化鉻沉淀,耐腐蝕性低于標準奧氏體不銹鋼。也可以說,這種鋼的高強度是在犧牲部分耐腐蝕性和其他性能(如非磁性)的情況下獲得的。目前,這種鋼主要用于航空工業和火箭導彈生產。一般來說,它在機械制造中并不常見,它們也被列為超高強度鋼的分類系列。
7.奧氏體-鐵素體不銹鋼
由于在常溫或高溫下擴大y區和穩定奧氏體元素的作用不足以使鋼具有純奧氏體組織,因此是奧氏體-由于成分和加熱溫度的不同,鐵素體的復相狀態也會在較大范圍內發生變化。這種不銹鋼有很多,比如低碳18-8鉻鎳鋼,18鉻鎳鋼,鈦、鈮、鉬-鐵素體可見于8鉻鎳鋼,尤其是鑄鋼的組織。此外,含鉻量大于14~15%而碳低于0.2%鉻錳不銹鋼(如Cr17Mnll),以及目前研究和應用的大多數鉻錳氮不銹鋼。與純奧氏體不銹鋼相比,這種鋼具有屈服強度高、抗晶間腐蝕能力高、應力腐蝕敏感性低、焊接時熱裂紋傾向小、鑄造流動性好等優點。缺點是壓力加工性能差,點腐蝕傾向大,容易產生C相脆性,在強磁場作用下表現出弱磁性等。所有這些優缺點都來自組織中的鐵素體。
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