2010-04-07 19:49:13 阅读4 评论0 字号:大中小
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铁素休-马氏体钢
这类钢在高温时为y+a(或δ)两相状态,快冷时发生y-M转变,铁素体仍被保留,常温组织为马氏体和铁素体,由于成分及加热温度的不同,组织中的铁素体量可在百分之几至几十的范围内变化。0Crl3钢,lCrl3钢,铬偏上限而碳偏下限的2Cr13钢,Cr17Ni2钢,Cr17wn4钢,以及在ICrl3钢基础上发展起来的许多改型12%铬热强钢(这类钢也叫做耐热不锈钢)中的许多钢号,如Cr11MoV,Cr12WMoV,Crl2W4MoV,18Crl2WMoVNb等均属干这一类。
铁素体—马氏体钢可以部分地接受淬火强化,故可获得较高的机械性能。但它们的机械性能与工艺性能在很大程度上受组织中铁素体的含量及分布形态的影响。这类钢按成分中的含铬量分属12~14%与15~18%两个系列。前者具有抵抗大气及弱腐蚀性介质的能力,并且具有良好的减震性及较小的线膨胀系数;后者的耐腐蚀性能与相同含铬量的铁素体耐酸钢相当,但在一定程度上也保留着高铬铁素体钢的某些缺点。
马氏体钢
这类钢在正常淬火温度下处在y相区,但它们的y相仅在高温时稳定,M点一般在3OO℃左右,故冷却时转变为马氏体。
这类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%铬热强钢,如13Cr14NiWVBA,Cr11Ni2MoWVB钢等。马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能,均和含铬12~14%的铁素体-马氏体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体,机械性能比上述钢要高,但热处理时的过热敏感性较低。
马氏体—碳化物钢
Fe-C合金的并析点的含碳为0.83%,在不锈钢中由于铬使S点左移,含12%铬和大于0.4%碳的钢,以及含18%铬和大于0.3%碳的钢均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热,次生碳化物不能xx溶于奥氏体,因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。
属于这一类的不锈钢牌号不多,却是一些含碳比较高的不锈钢,如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo钢等,含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火,也可能出现这样的组织。由于含碳量高,上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬,但其耐腐蚀性能仅与含12~14%锗的不锈钢相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。
奥氏体钢
这类钢含有较多扩大y区和稳定奥氏体的元素,在高温时为均为y相,冷却时由于Ms点在室温以下,所以在常温下具有奥氏体组织。 18-8, 18-12、25-20、20-25Mo等铬镍不锈钢,以锰代替部分镍并加氮的低镍不锈钢如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti钢等均属于这一类。
奥氏体不锈钢具有前已述及的许多优点,虽然机械性能也比较低,和铁素体不锈钢—样不能热处理强化,但可以通过冷加工变形的方法,利用加工硬化作用提高它们的强度。 这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感,需通过适当地合金添加剂及工艺措施xx。
奥氏体-铁素体钢
这类钢因扩大y区和稳定奥氏体元素的作用程度,不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织,因此为奥氏体-铁素体复相状态,其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。
属于这一类的不锈钢很多,如低碳的18-8铬镍钢,加钛、铌、钼的18-8铬镍钢,特别是在铸钢的组织中均可见到铁素体,此外含铬大于14~15%而碳低于0.2%的铬锰不锈钢(如Cr17Mnll),以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较,这类钢的优点很多,如屈服强度较高,抗晶间腐蚀的能力较高,应力腐蚀的敏感性低,焊接时产生热裂纹的倾向小,铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差,点腐蚀倾向较大,易产生c相脆性,在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。
奥氏钵-马氏体钢
这类钢的Ms点低于室温,固溶处理以后为奥氏体组织,易于成形和焊接。通常可用两种工艺方法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700~800度加热,奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳定状态,Ms点升高至室温以上,冷却时转变为马氏体;二是固溶处理以后直接冷却至Ms与Mf点之间,使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能,但固溶处理以后至深冷的间隔时间不宜过久,否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400~500度时效,使析出金属间化合物进—步强化。这类钢的典型钢号有17Cr一7Ni一A1、15Cr-9Ni-A1,17Cr—5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo一A1等等。这类钢也称为奥氏体-马氏体时效不锈钢,并因为实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外,还存在不同数量的铁素体,故也称为半奥氏体沉淀硬化不锈钢。
这类钢是50年代后期发展和应用的新型不锈钢,它们总的特点是强度高(C可达100一150)及热强性好,但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出,因此耐腐蚀性能比标准的奥氏体不锈钢要低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其他性能(如非磁性)的情况下获得的,目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹生产方面,一般机械制造中应用尚不普遍,并且在分类上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列。
不锈钢的耐性能一般随铬含量的增加而提高,其基本原理是,当钢中有足够的铬时,在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜,它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。
在各种环境中的耐腐蚀性能
①大气腐蚀
耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。
农村环境 1Cr13、1 Cr 17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。
工业环境 在没有氯化物污染的工业环境中,1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作,基本上保持无锈蚀,可能在表面形成污膜,但当将污膜xx后,还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中,将造成不锈钢锈蚀。
海洋环境 1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜,但不会造成明显的尺寸上的改变。型如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9,当暴露于海洋环境时,可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的,可以很容易地xx。0 Cr 17 Ni 12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。
除了大气条件外,还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素,即表面状态和制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面(毛面)对腐蚀非常敏感,即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的xx。从高精加工的表面上xx污物和锈蚀物很容易,但从无光的表面上xx则很困难。对于无光表面,如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。
②淡水
淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸,来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。
淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢(硬)水,其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢(软)水,这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。
1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀,而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途.然而,应当考虑到在某些情况下,1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感。但是点蚀xx可以用阴极防腐方法来避免。1Cr17和奥氏体型不锈钢在室温(环境温度)几乎xx可以耐淡水腐蚀。
③酸性水
酸性水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水,由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用,酸性水中通常含有大量的游离硫酸。此外,这种水含有大量的硫酸铁,对碳钢的腐蚀有非常大的作用。
受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做试验的结果表明,在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。
奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能,特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小。所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。
④盐性水
盐性水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢,在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成氧的浓差电池。一旦形成,这些电池非常活跃,并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下,例如泵的叶轮,奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小的。
对使用不锈钢管的冷凝器,需保持水流速大于1.5m/s,以使海水有机物和其他固体在管中集聚得最少。对处理盐性水的不锈钢设备的结构,在设计时{zh0}是减少缝隙和使用厚壁部件。
⑤土壤
埋入土壤中的金属,取决于天气和其他因素,处在随时都在变化的复杂的状态下。实践证明,奥氏体型不锈钢一般具有极好的耐大多数土壤腐蚀的性能,而1Cr13和1Cr17则在很多土壤中要产生点蚀。0 Cr 17Ni12Mо2不锈钢在所有土壤的试验中xx可以耐点蚀。
⑥硝酸
含铬不小于14%的铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢有极好的耐硝酸腐蚀的性能。1Cr17不锈钢已广泛用于硝酸工厂的加工设备。然而,由于0 Cr 18 Ni 9通常具有较好的成形性能和焊接性能,因此在上述用途中已大量取代了1Cr17不锈钢。
其他奥氏体型不锈钢的耐硝酸腐蚀性能与0 Cr 18 Ni 9相近。1Cr17不锈钢通常比0 Cr 18 Ni 9的腐蚀速率稍高,并且较高的温度和浓度对其有较大的有害影响。
如果对钢进行的热处理不适当,热硝酸将使奥氏体和铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀。因此,可用适当的热处理来预防这种类型的腐蚀,或者使用耐这种类型腐蚀的不锈钢。
⑦硫酸
标准不锈钢牌号很少用于硫酸溶液,因为其可使用的范围很窄。在室温条件下,0Cr17Ni12Mo2不锈钢(最耐硫酸腐蚀的标准牌号)在硫酸浓度小于15%,或大于85%时是耐腐蚀性的。然而在较高的浓度范围,通常使用碳钢。马氏体和铁素体型不锈钢一般不耐硫酸溶液腐蚀。
如同硝酸的情况一样,如果对不锈钢不进行适当的热处理,硫酸可造成晶间腐蚀。对于焊接后不能进行热处理的焊接结构,应使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2,或稳定化的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb不锈钢。
①用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份,用阿拉伯字母来表示成份含量:
如:中国、俄国 12CrNi3A
②用固定位数数字来表示钢类系列或数字;如:美国、日本、300系、400系、200系;
③用拉丁字母和顺序组成序号,只表示用途。
我国的编号规则
①采用元素符号
②用途、汉语拼音,平炉钢:P、 沸腾钢:F、 xx钢:B、甲类钢:A、T8:特8、GCr15:滚珠
◆合结钢、弹簧钢,如:20CrMnTi 60SiMn、(用万分之几表示C含量)
◆不锈钢、合金工具钢(用千分之几表示C含量),如:1Cr18Ni9 千分之一(即0.1%C),不锈 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo
国际不锈钢标示方法
美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中:
①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示,
②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如,某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记,
③铁素体不锈钢是以430和446为标记,马氏体不锈钢 是以410、420以及440C为标记,双相(奥氏体-铁素体),
④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。
钢与铁的主要区别是含碳量不同,一般以2%为分界点,小于2%是钢,大于2%是铁。
钢材就是含碳量大于0.025%,小于0.2%的铁碳合金。铁是大自然赏赐给人内的恩物,将开采的铁矿石放入高炉中冶炼后即得到生铁,生铁按不同冶炼工艺和用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。炼钢生铁是一种含碳量>2%的铁碳合金,同时也含有少量的硅,锰,硫,磷等元素,其中硅和锰是有利元素,按一定比例存在于钢铁中可以显著提高材料的强度.硬度和耐腐耐磨性,而硫和磷则有害,会分别造成钢铁的热脆性和冷脆性,降低材料性能。
把炼钢用生铁放入炼钢炉中按一定比例熔炼,将得到的钢液浇铸成型,冷却后即得到钢锭或铸坯,供轧制成各种型材,为了获得不同性能的钢材,还会在熔炼过程中加入铬.镍.钼.钨.钒等微量元素,而这些化学成分决定了钢材的不同特性。其中“铬”可以增加钢材的耐腐蚀性,通常国际上把含铬量大于13%的钢材称为不锈钢。镍可以增加钢材的强度和韧性,钼可以防止钢材变脆,钨可增加钢材的耐磨损性,别看钨的硬度较低,只有大约40s,但它们的抗磨损能力非常高,钒可增加钢材的抗磨损性和延展性。
低碳钢-含碳量小于0.25% 碳素结构钢-含碳量大多在0.7%以下
普通钢为碳素钢,即铁碳合金。依含碳量的高低,分为低碳钢(欲称熟铁)、中碳钢和铸铁。一般含碳量小于0.2%的叫低碳钢,俗称熟铁或纯铁;含量在0.2-1.7%的叫钢;含量在1.7%以上的叫生铁。
在钢中含铬量大于12.5%以上,具有较高的抵抗外界介质(酸、碱盐)腐蚀的钢,称为不锈钢。根据钢内的组织状况,不锈钢可分为马氏体型、铁素体型、奥氏体型、铁素体—奥氏体型,沉淀硬化型不锈钢,依据国家标准GB3280—92规定,共有55个规定。
在日常生活中我们接触较多的有奥氏体型不锈钢(有人称之为镍不锈)和马氏型不锈钢(有人称之为“不锈铁”,但不科学,易误解,应回避)两大类。奥氏体型不锈钢典型的牌号为0Cr18Ni9,即“304”和1Cr18Ni9Ti。马氏体型不锈钢比如有制造刀剪的不锈钢等,牌号主要有2Cr13、3Cr13、6Cr13、7Cr17等。
中碳钢-含碳量在0.25~0.6% 碳素工具钢-含碳量一般在0.65~1.35%
高碳钢-含碳量大于0.60%
不锈弹簧钢-含碳量一般在0.45~0.7%,含铬量大于13%
滚动轴承不锈钢-含碳量一般在1%,含铬量大于13%
高速钢-又称锋钢,含碳量一般在0.7~1.65%,含钨5.5~19%,600摄氏度下工作时,硬度能保持在HRC60以上。