目前各國不(bu)銹鋼牌號已超過百種(GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》包含了143個牌號),不銹(xiu)鋼分類方法很多,按照GB/T 13304.2-2008《鋼分類 第2部分:按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類》以及國際上通用的分類方法(按鋼的金相組織劃分),不銹鋼分為5類,即奧氏體(ti)型不銹鋼(gang)、奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼)、鐵素體型不銹鋼、馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼和沉淀硬(ying)化型不銹鋼。我國國家標準規定的不銹鋼和耐熱(re)鋼的牌號、化學成分、組織形態見表1-1~表1-6。













不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)分(fen)類方(fang)法通常以金(jin)相(xiang)組織(zhi)進行分(fen)類。按金(jin)相(xiang)組織(zhi)分(fen)類為:奧氏(shi)體(ti)(A)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵素(su)體(ti)(F)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、馬氏(shi)體(ti)(M)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、奧氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)(A-F)型雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和沉淀硬(ying)化(PH)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這幾類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)之間(jian)的(de)成分(fen)如圖1-1所(suo)示。
一、奧氏體(ti)型不銹鋼
奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型不銹鋼在室(shi)溫下內部顯微組(zu)織(zhi)為純奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)或奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)十少量(liang)鐵素(su)體(ti)組(zu)織(zhi)。形成(cheng)少量(liang)鐵素(su)體(ti)的(de)目的(de)主要是防止熱裂紋的(de)產生,也有(you)利于防止焊縫(feng)的(de)晶(jing)間腐蝕。
奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni9 鐵基合金為基礎,在此基礎上根據不同的用途,發展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體型不銹鋼系列。奧氏體型不銹鋼不能利用熱處理使晶粒細化,也不能經過淬火來提高其硬度。奧氏體型不銹鋼在氧化性環境中具有優良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能,是應用最廣泛的不銹鋼,其中以18-8型不銹鋼最有代表性,它有較好的力學性能和良好的焊接性,但對溶液中含有氯離子(Cl-)的介質特別敏感,易發生應力腐蝕。在這類鋼中添加鈦或鈮時,能提高其抗晶間腐蝕能力;添加鉬、銅和鈦,則能提高其在還原酸(如稀硫酸)中的耐腐蝕性能,同時也能提高其抗晶間腐蝕的能力。18-8型不銹鋼按其含碳量的不同分為三個等級:一般含碳量(質量分數:≤0.15%)、低碳級(質量分數:≤0.08%)和超低碳級(質量分數:≤0.03%)。

二、鐵素體型不銹(xiu)鋼
室(shi)溫下它的(de)內部(bu)顯微(wei)組織為鐵素(su)(su)體。合(he)金元素(su)(su)以(yi)鉻(ge)為主(鉻(ge)的(de)質(zhi)量分(fen)數為11.5%~32.0%),不(bu)含鎳(nie),某些鋼(gang)中(zhong)添加有Mo、Ti、Al、Si等成分(fen)。一般以(yi)退火狀態供貨。隨著鉻(ge)含量的(de)提(ti)高(gao),其耐酸性能也提(ti)高(gao),加入(ru)鉬(Mo)后,則可提(ti)高(gao)耐酸腐蝕性和(he)抗應力腐蝕的(de)能力。這類不(bu)銹鋼(gang)列(lie)入(ru)國家標(biao)準(zhun)的(de)牌號有022Cr12(00Cr12)、10Cr17(1Cr17)、008Cr30Mo2(00Cr30Mo2)等。該類鋼(gang)用于制造硝酸化(hua)工設備(bei)的(de)吸收(shou)塔、熱交換(huan)器、儲槽(cao)和(he)運輸硝酸用的(de)槽(cao)罐以(yi)及制造不(bu)承受沖擊載荷的(de)其他零部(bu)件和(he)設備(bei)。
按照碳和(he)氮(C+N)的總(zong)含量,高鉻鐵素(su)體不銹鋼分為普通純度(du)(du)和(he)超高純度(du)(du)兩個系列。
普通(tong)純度高(gao)(gao)鉻鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang),其碳的(de)質量分數為0.1%左右并含少量氮,如(ru)10Cr17(1Cr17)、10Cr17Mo(1Cr17Mo)等。它(ta)與常(chang)用(yong)的(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)相比,缺點是材質較(jiao)(jiao)脆(cui)(cui),焊(han)接工藝(yi)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差。這(zhe)是因為:鐵素體(ti)晶粒長(chang)(chang)大后,只有通(tong)過壓力(li)加工才能細化;在高(gao)(gao)溫(wen)下(例如(ru)600~820℃)停(ting)留(liu)(liu)時(shi)間長(chang)(chang)時(shi),wcr≥17%的(de)鋼(gang)(gang)會生成(cheng)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)的(de)。相(CrmFen);在400~526℃溫(wen)度區間停(ting)留(liu)(liu)較(jiao)(jiao)長(chang)(chang)時(shi)間會出現室溫(wen)下的(de)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),即475℃脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)。因這(zhe)類鋼(gang)(gang)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)大,所(suo)以限制了(le)它(ta)的(de)應用(yong)。
超(chao)低碳和超(chao)低氮含量(C+N總的(de)質(zhi)量分數≤0.025%~0.035%)的(de)超(chao)高純度(du)高鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼,如 019Cr19Mo2NbTi (00Cr18Mo2)和008Cr27Mo(00Cr27Mo)等(deng),它們無(wu)論在韌性、耐蝕性還是焊(han)接性等(deng)方面均優于普(pu)通純度(du)鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼。
三(san)、馬氏體型不銹鋼
室溫下它的顯微組織為馬氏(shi)體。這(zhe)類(lei)(lei)鋼中鉻的質(zhi)量(liang)分(fen)數為11.5%~18.0%,碳(tan)的質(zhi)量(liang)分(fen)數最高(gao)可(ke)達0.6%。碳(tan)含量(liang)增高(gao),提(ti)高(gao)了鋼的強度(du)和硬(ying)度(du)。在這(zhe)類(lei)(lei)鋼中加入少量(liang)鎳可(ke)促使生成馬氏(shi)體,同時又能提(ti)高(gao)其(qi)耐蝕性。
這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)具有一定的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性和較好的(de)熱穩定性以及(ji)熱強性,可以作(zuo)為溫度(du)在700℃以下長期(qi)工作(zuo)的(de)耐(nai)熱鋼(gang)使用。它被(bei)廣(guang)泛用于(yu)制造韌性要求較高的(de)零件,如汽(qi)輪機的(de)葉片、內燃機排氣閥和醫(yi)療(liao)器械。這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)焊接性較差(cha)。常(chang)用的(de)馬氏體型不銹鋼(gang)有12Cr13(1Cr13)、20Cr13(2Cr13)、30Cr13 (3Cr13)、14Cr17Ni2 (1Cr17Ni2)等。
四(si)、奧氏體(ti)-鐵素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)
室溫下其顯微(wei)組織(zhi)為奧(ao)氏體(ti)(ti)加(jia)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)。通常鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積分數約占50%。這類鋼(gang)是(shi)在18-8型(xing)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的基礎上,添加(jia)更多的Cr、Mo、Si等擴大鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)元素或降低含碳(tan)量而得到的鋼(gang)種。與含相(xiang)同碳(tan)量的奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)相(xiang)比,具有較小的晶(jing)間腐蝕傾向和較高(gao)的力學性(xing)能,且韌性(xing)比鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)好。
該類鋼(gang)具有抗(kang)點腐蝕(shi)、抗(kang)應力腐蝕(shi)性(xing)能。雙相(xiang)不銹鋼(gang)通(tong)常以固溶狀態供貨。常用的牌號(hao)有12Cr21Ni5Ti(1Cr21Ni5Ti)、022Cr19Ni5Mo3Si2N (00Cr18Ni5Mo3Si2)、022Cr23Ni4MoCuN、14Cr18Ni11Si4 AlTi (1Cr18Nil1Si4 AlTi)、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。
雙相或復相不銹鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的2倍,耐晶間腐蝕性較好。它已在大化肥廠尿素CO2車間冷卻器以及制鹽蒸發設備等方面推廣使用。這類鋼機械加工、冷沖壓和焊接性能均良好。
五、沉淀(dian)硬化型不銹鋼
這(zhe)種鋼需(xu)經過系列(lie)的(de)(de)熱處理使鋼中的(de)(de)碳化(hua)物沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)析(xi)出,從而提高(gao)(gao)材料的(de)(de)強(qiang)(qiang)度。這(zhe)類(lei)鋼包(bao)括馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)、半(ban)(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)三(san)類(lei)。其中馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)在(zai)固(gu)溶(rong)處理后,空(kong)冷至室(shi)溫(wen)即(ji)可(ke)得(de)到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)十(shi)少(shao)量鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)或馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)十(shi)少(shao)量殘余奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi),然(ran)(ran)后經時效強(qiang)(qiang)化(hua)。而半(ban)(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)經固(gu)溶(rong)處理并冷卻至室(shi)溫(wen)后,得(de)到(dao)的(de)(de)是(shi)不穩(wen)定的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。為了得(de)到(dao)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),還(huan)需(xu)經過M,點升高(gao)(gao)到(dao)室(shi)溫(wen)以上的(de)(de)熱處理,然(ran)(ran)后再(zai)使之(zhi)時效強(qiang)(qiang)化(hua)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)型(xing)(xing)不銹鋼則在(zai)室(shi)溫(wen)下呈穩(wen)定的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),只需(xu)經時效強(qiang)(qiang)化(hua)即(ji)可(ke)達到(dao)目的(de)(de)。05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb)、07Cr17Ni7AI(0Cr17Ni7AI)、07Cr15Ni7Mo2Al(0Cr15Ni7Mo2Al)屬于沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)半(ban)(ban)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不銹鋼。該鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)特點是(shi)在(zai)固(gu)溶(rong)或退火狀態時具有奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)體(ti)(ti)(ti)(ti)積分數為5%~20%的(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。這(zhe)種鋼有很好的(de)(de)成(cheng)形性能和(he)良好的(de)(de)焊接(jie)性。

