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不锈钢材质的分类和等级

来源:博创兴(博创兴金属整理发布)   时间:2021-11-23

不锈钢有许多分类方法,如按化学成分分类,按功能特点分类,按金相组织和热处理特征分类等。从热处理生产工艺考虑,按金相组织和热处理特征分类更具有实际意义。这也是常见的分类方法。在我国的相关标准中,如GB 1220《不锈钢棒》、GB 2100《不锈耐酸钢技术条件》,均是按这种方法分类的。其中,沉淀硬化不锈钢的分类还考虑了热处理特征。所谓按金相组织分类,就是指把钢加热到某一高温温度后快速冷却到室温所能获得的金相组织种类。

不锈钢材质的分类和等级

不锈钢按金相组织和热处理特征分类,基本上可分为铁素体型、马氏体型、奥氏体型、沉淀硬化型、铁素体-奥氏体型(即本书中的双相不锈钢)等五种种类。这里需要说明的是:有些不锈钢,如1Cr13,加热快冷后的金相组织是在马氏体基体上含有少量铁素体; 9Cr18加热并快冷后,金相组织是在马氏体基体上含有少量碳化物; 0Cr13Ni4Mo加热快冷后,金相组织是在马氏体基体上含有少量奥氏体; ZG1Cr18Ni9加热快冷后的金相组织是在奥氏体基体上含有少量铁素体等,本书对它们都是以所获得的基体组织为准分别归属马氏体型或奥氏体型不锈钢,而不在双相不锈钢范围之内,本书中的双相不锈钢特指高温加热后快速冷却到室温,同时获得铁素体和奥氏体两相组织的不锈钢,且其中一相含量不低于25%。

这五类不锈钢在成分,金相组织,耐腐蚀性,可达到的力学性能及热处理方式等方面各有不同。不锈钢可分为以下五种类别:

1.铁素体不锈钢

铁素体不锈钢中的主要合金元素是铬,当钢中含有大于12%的铬,再含有其他稳定铁素体的元素时,则钢中的组织结构基本上是铁素体,在室温下的组织也是铁素体。

铁素体不锈钢的组织决定了其具有不太高的强度,而且不能通过热处理方法强化,该钢种有一定的塑性,但脆性较大。

铁素体不锈钢对硝酸等氧化性介质有良好的耐腐蚀性。且随着铬含量的增加,其抗氧化性介质腐蚀的能力也增加。在还原性介质中的耐腐蚀性较差。在含氯化物介质中有良好的抗应力腐蚀开裂能力。

2.马氏体不锈钢

马氏体不锈钢主要含12%~18%的铬元素,并依据使用条件要求调整其含碳量,一般在0.1%~0.4%,对于做工具使用时,含碳量可达0.8%~1.0%。有的还根据需要加入一定量的镍、钼等合金元素。

马氏体不锈钢在加热时可以发生相变,因此,可以通过热处理方法在很大范围内调整其力学性能,这使马氏体不锈钢可以用于制造有较高强度要求的零部件。

马氏体不锈钢在无机酸、有机酸及有机酸盐中有较好的耐腐蚀性。在硫酸、盐酸、热硝酸中的耐腐蚀能力差。

3.奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢都含有较高的铬,一般大于18%,含有8%左右的镍,有的以锰(Mn)取代部分镍,为进一步提高耐腐蚀性,有的还加入钼、铜、硅(Si)、钛(Ti)、铌(Nb)等合金元素。

奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢相似,加热时不发生相变,不能通过热处理方法强化力学性能,其强度较低,塑性、韧性较高。

奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能比马氏体不锈钢好,铬-镍奥氏体不锈钢对氧化性介质耐腐蚀,含钼、铜、硅的奥氏体不锈钢在硫酸中有更好的耐腐蚀性。含稳定化元素钛或铌的奥氏体不锈钢有良好的抗晶间腐蚀性能。提高奥氏体不锈钢中铬、钼、镍、氮元素,可提高抗点腐蚀性能。

4.沉淀硬化不锈钢

沉淀硬化不锈钢的特点是,在成分中除含有铬、镍元素外,还含有可以在热处理时能形成沉淀析出相的铜、铝(Al)、钛、铌、钼等元素,并以此使钢得到强化。

沉淀硬化不锈钢可以通过热处理方法调整力学性能。所以,沉淀硬化不锈钢既弥补了马氏体不锈钢耐腐蚀性较差的不足,又弥补了奥氏体不锈钢不能通过热处理方法强化的不足,使其既保证机械性能有较大的调节空间,又具有较好的耐腐蚀性能,越来越得到重视。

5.双相不锈钢(铁素体-奥氏体不锈钢)

双相不锈钢一般含有17%~30%的铬和3%~13%的镍,另外,还加入钼、铜、铌、氮等元素。另一个特点是将含碳量控制得很低。依据成分不同,有的以铁素体为主,有的以奥氏体为主,构成铁素体和奥氏体两相共存的组织状态。

双相不锈钢采用正确的固溶处理后,因为含有强化元素,使其具有比奥氏体不锈钢稍高的机械性能。

双相不锈钢中因含有较高量的铬及其他多种对耐腐蚀性有效的合金元素,所以,耐腐蚀性能好,特别是耐点腐蚀、缝隙腐蚀及耐应力腐蚀开裂性能好。双相不锈钢虽然出现得较晚,但已经受到重视,应用于各个方面。

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