【常用的不銹鋼有哪些種類@‘鉻’在不銹鋼中有什么重要性】
【常用的不銹鋼有哪些種類@‘鉻’在不銹鋼中有什么重要性】
不銹鋼是鉻的質量分數超過12%的，因而具有不生銹特性的一大類鐵基合金鋼的通稱。如今各國不銹鋼牌號、品種已不下百余種，我國不銹鋼板和耐熱鋼板的標準牌號見表1-1和表1-2。
一、不銹鋼的分類
不銹鋼的分類方法有幾種：按主要化學組成分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等；也可以以性能特點分成耐酸不銹鋼和耐熱不銹鋼…
【常用的不銹鋼有哪些種類@‘鉻’在不銹鋼中有什么重要性】
不銹鋼是鉻的質量分數超過12%的，因而具有不生銹特性的一大類鐵基合金鋼的通稱。如今各國不銹鋼牌號、品種已不下百余種，我國不銹鋼板和耐熱鋼板的標準牌號見表1-1和表1-2。
一、不銹鋼的分類
不銹鋼的分類方法有幾種：按主要化學組成分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等；也可以以性能特點分成耐酸不銹鋼和耐熱不銹鋼等；通常以金相組織進行分類。按金相組織分類為：鐵素體（F）型不銹鋼、馬氏體（M）型不銹鋼、奧氏體（A）型不銹鋼、奧氏體-鐵素體（A-F）型雙相不銹鋼、奧氏體-馬氏體（A-M）型雙相不銹鋼和沉淀硬化（PH）型不銹鋼。這幾類不銹鋼之間的成分如圖2.1所示。
1、鐵素體型不銹鋼 它的內部顯微組織為鐵素體，其鉻的質量分數在11.5%～32.0%范圍內。隨著鉻含量的提高，其耐酸性能也提高，加入鉬（Mo）后，則可提高耐酸腐蝕性和抗應力腐蝕的能力。這類不銹鋼的國家標準牌號有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。這類鋼用于制造硝酸化工設備的吸收塔、熱交換器、儲槽和運輸硝酸用的槽罐以及制造不承受沖擊載荷的其它零部件和設備。
按照碳和氮(C+N)的總量，高鉻鐵素體不銹鋼分為普通純度和超高純度兩個系列。
普通純度高鉻鐵素體不銹鋼，其碳的質量分數為0.1%左右并含少量氮，如1Cr17、1Cr17Mo等牌號。它與常用的奧氏體型不銹鋼相比，缺點是材質較脆，，焊接工藝性能較差。這是因為：①鐵素體晶粒長大后，只有通過壓力加工才能細化；②在高溫下（例如600～820ºC）停留時間長時，WCr≥17%的鋼會生成脆性的σ相（Crm Fen ）；③在400～526ºC溫度區間較長時間停留會出現室溫下的脆性，即475ºC脆性。由于這類鋼脆性較大，限制了它的應用。
鐵素體型不銹鋼質量的提高經歷了一個過程：首先是依靠鉻作為鐵素體的穩定元素，但此時碳的含量偏高，如1Cr17鋼，其韌性偏低，焊后若不進行熱處理，必然會產生晶間腐蝕；而后在這類鋼中增加了強烈的鐵素體形成元素，如鋁，將鋼中鉻和碳含量降低，如0Cr13Al鋼，它的工藝性能和耐腐蝕性能優于前者且制造成本降低，但韌性改善不夠明顯。近年來用新的冶煉方法，如通過真空或保護氣氛精煉技術冶煉出超低碳和超低氮含量（C+N總的質量分數≤0.025%～0.035%）的超高純度高鉻鐵素體不銹鋼板，如00Cr18Mo2和00Cr27Mo等。它們無論在韌性、耐腐蝕還是焊接性等方面均優于普通純度鐵素體不銹鋼，是一個很有前途的鋼種，并得到廣泛的應用。
2、馬氏體型不銹鋼 它的顯微組織為馬氏體。這類鋼中鉻的質量分數為11.5%～18.0%，但氮的質量分數最高可達0.6%、碳含量的增高，提高了鋼的強度和硬度。在這類鋼中加入的少量鎳可以促使生成馬氏體，同時又能提高其耐腐蝕性。
這類鋼具有一定的耐腐蝕性和較好的熱穩定性以及熱強性，可以作為溫度低于700ºC以下長期工作的耐熱鋼使用。它廣泛用來制造對韌性和沖擊韌度要求較高的零件，如汽輪機的葉片、內燃機氣閥和醫療器械。這類鋼的焊接性較差。列入國家標準牌號的鋼板有1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2等。
3. 奧氏體型不銹鋼 其顯微組織為奧氏體。它是在高鉻不銹鋼中添加適當的鎳（鎳的質量分數為8%～25%）而形成的，具有奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni9鐵基合金為基礎，在此基礎上隨著不同的用途，發展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體不銹鋼系列。
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。這類鋼的冷加工硬化程度高，通常沒有磁性，經過冷作可在鋼內析出少量鐵素體或馬氏體的組織，會出現少量磁性。
（1）0Cr18NI9 00Cr19Ni10
（2）0Cr18Ni9 1Cr18Ni9
（3）0Cr18Ni9
（4）0Cr18Ni9
（5）0Cr18Ni9
（6）0Cr18Ni9
奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼，是應用最廣泛的一類鋼，其中以18-8型不銹鋼最有代表性，它是有較好的力學性能，便于進行機械加工、沖壓和焊接。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。但對溶液中含有氯離子的介質特別敏感，易于發生應力腐蝕。如果在18-8型不銹鋼中，適當減少些鎳和鉻的含量，可得到常溫下不穩定的奧氏體組織，若再經冷加工則容易產生馬氏體組織，使這種鋼變得強度高、硬度大且脆；反之，適當增加一些鎳和鉻的含量，就能獲得穩定的奧氏體組織，同時也可改善冷加工性能。在這類鋼中添加鈦和鈮時，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，同時也提高其抗晶間腐蝕的能力；為了改善18-8型不銹鋼的切削性能，往往還要添加一些磷、硫及硒等元素。18-8型不銹鋼按其化學成分中碳含量的不同又分為三個等級：一般含碳量（Wc≤0.15%）、低碳級（Wc≤0.08%）和超低碳級（Wc≤0.03%）。例如我國國家標準中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2三種鋼板分屬上面三個等級。世界許多國家都感到鎳儲量的緊缺。為了節省鎳，早在四、五十年代世界上就開始用錳和氮取代18-8型不銹鋼中的部分鎳。研制并列入國家標準的鋼板牌號有1Cr17Mn6Ni5N和0Cr19Ni9N等。
部分奧氏體型不銹鋼可作為耐熱鋼使用，這是由于奧氏體的再結晶溫度高，鐵和其它元素的原子在其中的擴散系數小，故其強化穩定性比鐵素體高。用于工作溫度高于650ºC的熱強鋼多系奧氏體材料，是以奧氏體型不銹鋼為基礎添加一些提高熱強度性的合金元素而成。列入我國國家標準牌號的鋼板有1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Nb、0Cr23Ni13等。為了提高鋼的熱強性、抗氧性和抗滲碳性，在0Cr25Ni20基礎上加入硅，研制出1Cr25Ni20Si3作為耐更高溫度抗氧化的奧氏體型不銹鋼。化工設備中爐管，即要求具有耐腐蝕性能又要求在高溫下工作，往往選用鑄造或電渣熔鑄的奧氏體為基礎的（同時存在多種碳化物）不銹耐熱鋼或耐熱合金，如ZG4Cr25Ni20Si2(HK40)、ZG4Cr25Ni35Si（HP45）和ZG5Cr26Ni36Co15W5(Super-therm)等牌號（參見表1-1、表1-2）。
4.奧氏體-鐵素體型不銹鋼 其顯微組織為奧氏體加鐵素體。鐵素體的體積分數小于10%的不銹鋼，是在奧氏體鋼基礎上發展的鋼種。它與含相同碳量的奧氏體型不銹鋼相比，具有較小的晶間腐蝕傾向和較高的力學性能，且韌性比鐵素體型不銹鋼好。同時，少量鐵素體的存在，還有利用奧氏體型不銹鋼在施焊過程中，防止焊縫熱裂紋的形成。這類鋼也被納入奧氏體型不銹鋼的范疇。
當鐵素體的體積分數在30%～60%時，該類鋼具有特殊抗點蝕、抗應力腐蝕性能，從金相組織上分類，屬于典型的雙相不銹鋼。列入我國國家標準牌號的鋼板有00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr26Ni5Mo2雙相或復相不銹鋼，其鐵素體的體積分數約為60%。這類鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的兩倍。除了有上述耐蝕性外，其耐晶間腐蝕性也較好。它已在大化肥廠尿素CO2車間冷卻器以及化工廠制鹽蒸發設備的裝置等方面推廣使用。這類鋼屬于日前新型抗應力腐蝕的鋼種，是機械加工、冷沖壓和焊接性能良好的一種發展前景的鋼種。
5.沉淀硬化型不銹鋼 按其組織形態可分三類：沉淀硬化半奧氏體型、沉淀硬化馬氏體型和沉淀硬化奧氏體型不銹鋼。列入我國國家標準鋼板牌號的有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr15Ni7Mo2Al三種，是屬于沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼。該鋼的組織特點是在固溶或退火狀態時具有奧氏體加體積分數為5%～20%的鐵素體組織。這種鋼經過系列的熱處理或機械變形處理后奧氏體轉變為馬氏體，再通過時效析出硬化達到所需要的高強度。這種剛有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強度的材料在核工業、航空和航天工業中，得到應用。
