GB/T 1220-2007中列入了兩個低碳含鎳的Cr17Ni2型鋼(gang):14Cr17Ni2 和17Cr16Ni2。
14Cr17Ni2鋼是在Cr17鋼的基礎上加入了2%Ni。由于鎳能使γ區擴大,使Cr17鋼的純鐵素體組織過渡到在高溫時為α+y的兩相狀態,使鋼能夠淬火成馬氏體而部分地接受強化。因此,14Cr17Ni2鋼既具有相當于Cr13型不銹鋼(12Cr13、20Cr13)的力學性能,又保持了Cr17型不銹鋼的耐腐蝕性能,特別是在海水中與銅合金(青銅)接觸時具有很高的電化學穩定性。所以,14Cr17Ni2鋼被廣泛應用于化工機械、造船工業及航空工業等方面。
由于14Cr17Ni2鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)、鉻(ge)、鎳(nie)(nie)三個主要元(yuan)素(su)(su)(su)(su)含量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上、下限(xian)較寬,并且含有(you)(you)錳、硅等元(yuan)素(su)(su)(su)(su),一般煉(lian)鋼方法不可避免的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)也(ye)存在(zai)(zai)于鋼中(zhong)(zhong),這樣鋼中(zhong)(zhong)既有(you)(you)穩定奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)碳(tan)、鎳(nie)(nie)、錳、氮(dan),又有(you)(you)形成(cheng)(cheng)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)鉻(ge)、硅,就使鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織變得復(fu)雜(za),但(dan)在(zai)(zai)大多(duo)數(shu)情(qing)況下都具有(you)(you)兩相組(zu)織(圖(tu)9.22)。由圖(tu)9.22可知,14Cr17Ni2鋼自高溫快冷以(yi)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織是奧氏(shi)體(ti)、馬氏(shi)體(ti)和(he)(he)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)。14Cr17Ni2鋼化學成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不大變化(在(zai)(zai)規定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍內),即可引起鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)含量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)很(hen)大差別。如表(biao)9.23所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩種成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)14Cr17Ni2鋼,前者含有(you)(you)20%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti),后者由于成(cheng)(cheng)分中(zhong)(zhong)少了1.35%Cr,多(duo)了0.4%Ni和(he)(he)0.04%N,組(zu)織中(zhong)(zhong)沒(mei)有(you)(you)了鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)。可見14Cr17Ni2鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)、錳、鎳(nie)(nie)偏上限(xian),鉻(ge)和(he)(he)硅偏下限(xian)時,鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)含量減少,反(fan)之則增多(duo)。氮(dan)雖(sui)然不是規定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su),但(dan)微(wei)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)卻起著很(hen)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(圖(tu)9.19)。

與12Cr13鋼一樣,14Cr17Ni2鋼中出現大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)時(shi),使力學(xue)性能降低,主要表現在(zai)(zai)(zai)沖(chong)擊韌度方面(表9.24),對強度的(de)(de)(de)(de)影響較小。14Cr17Ni2鋼的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊韌度還(huan)與鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)布有關,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)呈斷續網狀(zhuang)分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)(de)ak值(zhi)最(zui)低,而呈明(ming)顯帶(dai)(dai)狀(zhuang)分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)(de)ak值(zhi)比前者可高出3倍(bei)左(zuo)右(you)。14Cr17Ni2鋼存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)大量(liang)(liang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)還(huan)會使熱(re)塑性降低,鍛造(zao)時(shi)形成裂紋的(de)(de)(de)(de)傾向增(zeng)大。根據生產實踐經(jing)驗,將14Cr17Ni2鋼的(de)(de)(de)(de)成分(fen)(fen)控制在(zai)(zai)(zai)下列范圍(wei)內(nei):C含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)0.13%~0.17%,Si含(han)(han)(han)量(liang)(liang)不(bu)大于0.37%,Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)不(bu)大于0.6%,Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)16.5%~17.5%,Ni含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)2.2%~2.5%,可使8鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)10%~15%,保證(zheng)一般力學(xue)性能的(de)(de)(de)(de)要求。也有人主張將鋼中的(de)(de)(de)(de)三(san)個主要元素(su)(su)調整在(zai)(zai)(zai)下列范圍(wei)內(nei):C含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)0.15%~0.25%,Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)16%~16.8%,Ni含(han)(han)(han)量(liang)(liang)為(wei)2%~2.5%,這樣可使δ鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)限制在(zai)(zai)(zai)3%~5%,保證(zheng)要求的(de)(de)(de)(de)力學(xue)性能,但(dan)會帶(dai)(dai)來下述兩個問題:一是(shi)增(zeng)加碳(tan)和降低鉻以后會損及鋼的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性能;二(er)是(shi)由(you)于碳(tan)及鎳的(de)(de)(de)(de)提高導致鋼中殘余奧氏體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)增(zeng)多。

14Cr17Ni2鋼的(de)鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)規范(fan)是(shi):始(shi)鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)1150℃,終鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)800~900℃。鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)能(neng)(neng)過高,在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下停留的(de)時間(jian)(jian)(jian)也不(bu)(bu)要過久(jiu),以(yi)免析出(chu)大量(liang)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti),影響(xiang)熱(re)(re)(re)處理以(yi)后(hou)(hou)的(de)力學性(xing)能(neng)(neng)。圖(tu)9.28為14Cr17Ni2鋼(成分:0.18%C、0.41%Si、16.10%Cr、1.90%Ni、0.70%Mn)于(yu)不(bu)(bu)同溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)和時間(jian)(jian)(jian)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)后(hou)(hou)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)數量(liang)的(de)變化。可以(yi)看(kan)出(chu),加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)較之加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)時間(jian)(jian)(jian)更能(neng)(neng)影響(xiang)鋼中的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)含(han)量(liang),而且在(zai)(zai)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)至1000℃以(yi)上(shang)才(cai)顯著增多(duo)(duo),因此(ci)過熱(re)(re)(re)易發生于(yu)鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)不(bu)(bu)當時。淬火加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)過高及(ji)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)時間(jian)(jian)(jian)過久(jiu)也會使鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)含(han)量(liang)增多(duo)(duo),但不(bu)(bu)及(ji)鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)過熱(re)(re)(re)顯著。

鍛造時還應注(zhu)意要有足(zu)夠(gou)的鍛造比,合理地分配每次加熱的變(bian)形量,以使鐵素體(ti)晶粒破碎,獲得(de)有利于(yu)韌性的分布狀態,以及防止因(yin)變(bian)形不(bu)均勻(yun)而(er)在兩相的界面上產生裂紋(wen)。
14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)的(de)軟化處理(li)與Cr13型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)一樣(yang),也是(shi)采用(yong)高溫回火(huo)(huo)或(huo)完全退(tui)火(huo)(huo)。前者(zhe)(zhe)是(shi)加(jia)熱(re)(re)至(zhi)650℃左(zuo)右保(bao)溫后(hou)于空氣中冷卻;后(hou)者(zhe)(zhe)是(shi)加(jia)熱(re)(re)至(zhi)850~880℃保(bao)溫后(hou)爐冷至(zhi)750℃后(hou)空冷。需要(yao)特別指出的(de)是(shi),14Cr17Ni2鋼(gang)(gang)是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中對白點很敏感的(de)鋼(gang)(gang),用(yong)以生(sheng)產(chan)大型鍛件(jian),鍛后(hou)應進行(xing)去白點退(tui)火(huo)(huo),否則鍛件(jian)有產(chan)生(sheng)白點的(de)可(ke)能。
14Cr17Ni2鋼的淬火溫度以950~980℃比較適宜,溫度超過1000℃時由于組織中鐵素體增加及出現殘余奧氏體,使淬火后的硬度降低(圖9.29)。淬火加熱溫度過高,一方面使奧氏體中溶解大量的碳及合金元素,穩定性增高;另一方面,當高溫時析出8鐵素體以后,使奧氏體中的合金元素,特別是起穩定奧氏體作用的合金元素相對地增多,使馬氏體轉變點降低,殘余奧氏體含量增多。由圖9.29可以看出,稍許成分的差異也會使淬火后的硬度相差甚大。14Cr17Ni2鋼的組織中出現大量殘余奧氏體時,會出現晶間腐蝕。在正常淬火情況下,14Cr17Ni2鋼沒有晶間腐(fu)蝕(shi)傾向。

14Cr17Ni2鋼的(de)淬火一般采用油冷(leng),淬火后的(de)組織(zhi)為馬氏體、鐵素體及少量的(de)殘余奧氏體。
14Cr17Ni2鋼(gang)通常采用(yong)(yong)在(zai)275~350℃與550℃以(yi)上回(hui)(hui)火(huo)。275~350℃低溫回(hui)(hui)火(huo)后的(de)基(ji)(ji)體(ti)組織為(wei)回(hui)(hui)火(huo)馬(ma)氏體(ti),具(ju)有高(gao)(gao)的(de)硬度(du)(du)(du)(350~402HB)與耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)能,適(shi)用(yong)(yong)于要(yao)(yao)求(qiu)高(gao)(gao)硬度(du)(du)(du)及耐腐蝕(shi)的(de)零件(jian)。550~700℃高(gao)(gao)溫回(hui)(hui)火(huo)后的(de)基(ji)(ji)體(ti)組織為(wei)回(hui)(hui)火(huo)索氏體(ti),強度(du)(du)(du)與韌性(xing)(xing)配合(he)較好,耐蝕(shi)性(xing)(xing)也(ye)高(gao)(gao)。這兩種(zhong)狀態的(de)顯(xian)微組織雖(sui)然(ran)不同,但都具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)能,沒有明顯(xian)的(de)差別(bie),在(zai)濃度(du)(du)(du)為(wei)50%的(de)冷態或沸騰的(de)5%硝酸中(zhong),均具(ju)有10級標(biao)準中(zhong)的(de)第3級(表9.1)。高(gao)(gao)溫回(hui)(hui)火(huo)工(gong)藝主要(yao)(yao)用(yong)(yong)于要(yao)(yao)求(qiu)強度(du)(du)(du)和(he)韌性(xing)(xing)配合(he)較好和(he)耐腐蝕(shi)的(de)結構(gou)零件(jian)。

與Cr13型不銹鋼一樣,14Cr17Ni2鋼一般不采用350~550℃回火,在這一溫度區間回火的14Cr17Ni2鋼的耐蝕性能與沖擊韌性均低,這與它具有回火脆性和“475℃脆性”有關。14Cr17Ni2鋼在550℃左右回火后,油冷后的沖擊值比空冷后約高出一倍。14Cr17Ni2鋼在450℃重復加熱時,隨加熱時間的延長,沖擊值顯著降低,與冷卻條件無關,這表明該鋼還具有高鉻鋼固有的475℃脆性。
當淬火(huo)(huo)的(de)14Cr17Ni2鋼中(zhong)存在(zai)殘(can)余(yu)奧氏體(ti)(ti)(ti)時,在(zai)高溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)(huo)過程(cheng)(cheng)中(zhong)它們(men)不可能(neng)完全等溫(wen)分(fen)(fen)(fen)解,而(er)是析出一部分(fen)(fen)(fen)碳(tan)化(hua)物后殘(can)余(yu)奧氏體(ti)(ti)(ti)的(de)穩(wen)定(ding)性降(jiang)低(di),于回(hui)(hui)火(huo)(huo)過程(cheng)(cheng)中(zhong)轉(zhuan)變(bian)為馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti),結果(guo)使調質后鋼的(de)強(qiang)度升(sheng)高,而(er)塑性與韌(ren)性降(jiang)低(di)。在(zai)這種情況(kuang)下,可在(zai)原(yuan)來的(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度再進(jin)行一次回(hui)(hui)火(huo)(huo),使新生成的(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)分(fen)(fen)(fen)解為回(hui)(hui)火(huo)(huo)索氏體(ti)(ti)(ti),從(cong)而(er)使強(qiang)度降(jiang)低(di),而(er)塑性與韌(ren)性提(ti)高。
14Cr17Ni2鋼熱(re)處(chu)理后具有較高(gao)(gao)的(de)(de)強度和硬度,對氧化酸(suan)類(lei)及有機(ji)(ji)鹽類(lei)的(de)(de)水(shui)溶液(ye)有良好的(de)(de)耐蝕性(xing),一(yi)般用于既要求(qiu)高(gao)(gao)力學性(xing)能的(de)(de)可淬(cui)硬性(xing),又要求(qiu)較高(gao)(gao)的(de)(de)耐硝(xiao)酸(suan)及有機(ji)(ji)酸(suan)腐蝕的(de)(de)零件、容器和設備(bei),如(ru)軸(zhou)類(lei)、活塞桿、泵、閥(fa)等的(de)(de)部件,以及彈(dan)簧和緊固件等。
17Cr16Ni2是新列入 GB/T 1220-2007中(zhong)的(de)(de)(de)鋼(gang)號。與14Cr17Ni2鋼(gang)相比,17Cr16Ni2鋼(gang)適(shi)當增加了碳含(han)(han)量,略減少鉻含(han)(han)量,從而明(ming)顯改善了鋼(gang)的(de)(de)(de)加工(gong)性(xing)能。該鋼(gang)適(shi)于(yu)制作要(yao)求較高(gao)強度、韌性(xing)和(he)良好(hao)耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)零部件,以(yi)及在潮濕介質中(zhong)承(cheng)受應(ying)力的(de)(de)(de)部件。



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