不锈钢有一个基本元素,即它们都含铬。在含量大约为12%时,该元素通过自发形成一种稳定的、透明的钝化膜来延缓腐蚀。较高的合金含量可通过强化薄膜和快速自我修复薄膜来提高抗腐蚀性。商业品牌的不锈钢铬含量上限约为30%。 图4-4所示为某一含碳量下的铬一铁双合金相图。所谓的γ环区(奥氏体)是在铬含量约为11-13%情况下产生的。如果其它奥氏体形成元素增加的话,铬含量可扩大至约16-18% 。特别应该注意的是碳、氮和镍的影响,它们可扩大稳定奥氏体的范围。图4-5表明了碳和氮元素的加入对边界移动的影响。   如果不锈钢在加热和冷却过程中通过γ相区。它经过铁素体——奥氏体——马氏体转变,而称为马氏体不锈钢,一般这样的不锈钢是磁性的类似铁并且可以通过热处理使其硬化。 另一方面,含铬17%的合金(很少甚至没有奥氏体形成元素)位于γ环的外边,保留了铁素体结构,但通过热处理不能使其硬化。也有磁性(由于铁素体结构)称之为铁素体不锈钢,铁素体不锈钢在所有温度下为一同相。

00Cr17Ti在800-860℃退火态(急冷)下,一般要求钢的бb≥44/MPaδ5≥35% 。钢的冲击韧性一般虽不要求检验。但当采用标准或5mm厚V型缺口试样进行冲击试验时,其冲击值一般低于1×105J/m2。而当采用1-2mm薄板叠加成非标准试样(V型缺口)进行同样冲击试验时,则可获得满意的冲击韧性。 耐腐蚀性能 00Cr17Ti的耐蚀性基本上与前述0Cr17Ti相同或稍优。例如,在非常稀的盐酸中,00Cr17Ti的耐蚀临界浓度为0.1%,而0Cr17Ti为0.05% 。由于00Cr17Ti的耐蚀性不会低于0Cr17Ti,故在考虑00Cr17Ti的耐蚀性时可参阅0Cr17Ti的耐蚀性数据。试验指出,在很稀的(2%)沸腾甲酸中,00Cr17Ti的耐蚀性甚至优于1Cr18Ni9Ti[前者腐蚀速度为0.030g/(m2•h),而后者为0.533g/(m2•h)]。试验还表明,由于00Cr17Ti钢中碳、氮量较0Cr17Ti,1Cr17Ti为低,因而,其耐孔蚀和耐锈蚀的能力也较0Cr17Ti,1Cr17Ti有所提高。 冷、热加工和热处理工艺及焊接性能 此00Cr17Ti钢的冷、热加工性能和要求与0Cr17Ti钢相同。热处理工艺基本上也是退火后急冷(加热温度800-850℃)。由于碳、氮较低,故00Cr17Ti可焊接较好。00Cr17Ti的3mm板材采用与母材同成分的焊丝和18-8奥氏体不锈钢焊丝进行钨极氩弧焊,结果表明。焊缝弯曲180°均无裂纹;杯突试验当深度达10mm后才会出现裂纹;焊缝冲击值,采用与母材同成分焊丝焊接时仅10×5×105J/m2 ,而用18-8奥氏体钢焊丝时,则可达10×105J/m2以上。此时焊缝呈α+γ双相结构;只要00Cr17Ti钢中含有足够的Ti,焊后不会有晶间腐蚀倾向,同时,焊后晶界上也不会在盐雾试验中出现锈蚀。

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。

不锈钢的分类、主要成分及性能比较 分类大概成分(%)淬火性耐蚀性加工性可焊接性磁性C Cr Ni 铁素体系 0.35以下 16-27 - 无佳尚佳尚可有 马氏体系 1.20以下 11-15 - 自硬性可可不可有 奥氏体系 0.25以下 16以上 7以上无优优优无 以上分类仅是按钢的基体组织分的,由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡,以及由于大量的铬使平衡图S点左移,工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外,还有马氏体—铁素体,奥氏体-铁素体,奥氏体-马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及具有马氏体-碳化物组织的不锈钢。 工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类:铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表),但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接,只是受某些条件的限制,如焊前应预热焊后应作高温回火等,而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr132Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。

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