按合金化方式,奧氏體(ti)不(bu)銹鋼可分為鉻鎳奧氏體不銹鋼和鉻錳奧氏體不銹鋼,前者是奧氏體不銹鋼主體。鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的綜合力學性能、優良的冷熱加工工藝性能和焊接性能,特別是在多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性能。另外,這種不銹(xiu)鋼還具有非鐵磁性和良好的低溫性能。因此,奧氏體不銹鋼獲得了最廣泛的應用。它的強度、硬度偏低,是它的不足之處。鉻錳氨(鉻錳鎳氨)奧氏體不銹鋼,除了鉻、錳外還有氮及適當的鎳,由于氮的固溶強化,這類不銹鋼可以達到相當高的強度。
隨著鉻(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)變(bian)化和其他合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)加(jia)入,以(yi)及受熱處理或冷變(bian)形的(de)(de)(de)影響,在奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)基體(ti)上還(huan)會(hui)產(chan)生其他相(xiang),如鐵素(su)體(ti)、馬(ma)氏(shi)體(ti)、碳化物(wu)(wu)、氮化物(wu)(wu)、金(jin)屬間相(xiang)等。鉻(ge)當(dang)量(liang)(liang)和鎳(nie)當(dang)量(liang)(liang)決定(ding)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)組織,當(dang)鉻(ge)當(dang)量(liang)(liang)偏高(gao)(gao)時,就會(hui)使(shi)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中含(han)有一定(ding)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)。這些少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)可(ke)以(yi)明顯(xian)提高(gao)(gao)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐晶(jing)間腐蝕(shi)和應力(li)腐蝕(shi)破裂性能。
鐵素體的(de)(de)出現(xian)也對奧(ao)氏體不銹鋼性能帶來不利的(de)(de)影響,如熱加工產(chan)生裂紋(wen)的(de)(de)傾向性增大、耐(nai)(nai)孔蝕性下降(jiang)、耐(nai)(nai)尿素生產(chan)等腐(fu)蝕環境(jing)中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕性能下降(jiang)、容易形成脆性相等。
大部分常用(yong)鉻鎳奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang),自高溫(wen)(wen)驟冷(leng)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)所獲得的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)組織是(shi)(shi)亞穩定(ding)的(de)(de),當繼續冷(leng)卻(que)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)以下的(de)(de)更低溫(wen)(wen)度,或在經受冷(leng)變形(xing)時,就有一(yi)(yi)定(ding)量的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變為馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)。奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)有兩種(zhong)(zhong)形(xing)態:一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)(shi)具有體(ti)(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)結構的(de)(de)a'馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti),呈鐵(tie)磁(ci)性(xing);另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)叫ε相,具有密集立(li)方(fang)結構,為非鐵(tie)磁(ci)性(xing)。對(dui)于常用(yong)的(de)(de)鉻鎳奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang),如果只是(shi)(shi)由于冷(leng)卻(que),即使冷(leng)到-196℃,也不會(hui)產生(sheng)(sheng)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)。但快冷(leng)到室(shi)(shi)溫(wen)(wen)特別是(shi)(shi)到低溫(wen)(wen)后再施以變形(xing)、則可能(neng)要(yao)產生(sheng)(sheng)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)。
碳在高溫奧氏體中的溶解度是比較大的,當奧氏體鋼迅速冷卻到常溫時,碳的溶解度大大減小,使得碳以過飽和的形式固溶下來,若加熱到一定的溫度,并保溫足夠的時間,就會有碳化物析出。奧氏體不銹鋼中最常見的碳化物是M23C6型,其次有MC和M6C型。在不含鈦、鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中,最主要的碳化物是M23C6,M23C6中的M主要是鉻。M23C6具有復雜的面心立方結構,析出溫度范圍為400~950℃,最先析出的部位是鐵素體-奧氏體相界,往后依次是晶界、非共格李晶界及非金屬夾雜物邊界和共格李晶界、最后是晶內。降低含碳量,加入一些如鈦、鈮等強碳化物形成元素,優先在晶內形成顆粒狀的TiC、NbC,起穩定C作用,都會減少和減緩M23C6析出。另外氮的加入也會減緩M23C6的析出。金屬間相常見的σ相,將在以后專門介紹。
鉻(ge)是奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)主(zhu)要的合金(jin)元素,它(ta)是鋼(gang)中的鐵素體(ti)形成(cheng)元素。鉻(ge)對奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)性(xing)能(neng)(neng)影響最大的是耐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)。奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)隨(sui)著鉻(ge)量增加(jia),耐硝酸等(deng)氧化(hua)性(xing)酸腐(fu)(fu)蝕(shi)和高溫(wen)抗(kang)氧化(hua)、硫化(hua)性(xing)能(neng)(neng)提(ti)高;在(zai)鎳以及鉬和銅的復合作用(yong)下,鉻(ge)的增加(jia)能(neng)(neng)提(ti)高鋼(gang)耐一些還原性(xing)介質、有(you)機物、尿素和堿介質的腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng);鉻(ge)提(ti)高了鋼(gang)的耐局部腐(fu)(fu)蝕(shi)的性(xing)能(neng)(neng),如(ru)耐晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)、孔蝕(shi)、縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)以及某些條件下的應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂性(xing)能(neng)(neng)。
鎳是奧氏體(ti)不(bu)銹鋼主要的(de)奧氏體(ti)形(xing)成元(yuan)素,通過增(zeng)加(jia)鎳可以獲得完全奧氏體(ti)組織(zhi),使(shi)鋼具有良好的(de)塑韌性(xing)(xing)和(he)(he)(he)低(di)溫(wen)韌性(xing)(xing),并(bing)且(qie)具有優良的(de)冷熱加(jia)工工藝性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)(he)焊接性(xing)(xing)能(neng);鎳提高(gao)了奧氏體(ti)不(bu)銹鋼表面(mian)膜的(de)穩定性(xing)(xing),增(zeng)加(jia)了抗高(gao)溫(wen)氧(yang)化性(xing)(xing)能(neng);隨鎳量(liang)提高(gao),耐氯化物應力腐蝕破裂性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)(he)耐還原性(xing)(xing)酸的(de)性(xing)(xing)能(neng)增(zeng)加(jia)。
氮是(shi)非(fei)常(chang)強烈的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)形成(cheng)元素。氮正日益成(cheng)為奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)重(zhong)要合(he)(he)金(jin)元素,氮的(de)(de)(de)作用(yong)除代替部分(fen)昂貴的(de)(de)(de)鎳(nie)外,主要是(shi)作為固溶強化(hua)元素提高(gao)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)強度,而并(bing)不(bu)(bu)顯(xian)著降低(di)鋼的(de)(de)(de)塑韌性;氮提高(gao)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)耐晶間腐蝕(shi)(shi)、孔(kong)蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)性能。近年來,用(yong)氮合(he)(he)金(jin)化(hua)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)研究開發取得了較(jiao)大的(de)(de)(de)進展,目前應用(yong)的(de)(de)(de)含氮奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼可分(fen)為控氮型(N=0.05%~0.10%)、中(zhong)氮型(N=0.10%~0.40%)和高(gao)氮型(N大于0.4%)三種。
鉬(mu)是(shi)鋼(gang)中的(de)鐵素體形成元素,隨鉬(mu)量的(de)加人(ren)和提(ti)高,附還原性(xing)(xing)酸(suan)(suan)和耐(nai)孔蝕(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)增(zeng)加,鉬(mu)還能(neng)提(ti)高奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)高溫強度。鋼(gang)中含銅能(neng)顯著提(ti)高奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐(nai)還原性(xing)(xing)介(jie)質的(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng),如耐(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng),特別是(shi)鉬(mu)、銅復合合金化(hua)時(shi),效果更(geng)獎(jiang)出。硅能(neng)增(zeng)加鋼(gang)的(de)抗高溫氧化(hua)性(xing)(xing)能(neng);一(yi)定的(de)含硅量,對(dui)提(ti)高奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐(nai)氯(lv)化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)濃硝酸(suan)(suan)和濃硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)腐(fu)蝕(shi),如含硅量在4%時(shi),可(ke)耐(nai)發煙(yan)硝酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi);硅對(dui)硝酸(suan)(suan)級、尿素級不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)非常有(you)害(hai)的(de),必須嚴(yan)格控(kong)制。

