什么是奧氏體不銹鋼

2019-03-0716:23:45已關閉評論

奧氏體不銹鋼是不銹鋼中應用最廣泛、牌號種類最多的鋼種，也是較重要的一類不銹鋼。這是由其具有的一些特點所決定的。

一、奧氏體不銹鋼的成分特點

奧氏體不銹鋼最基本的合金元素是鉻和鎳，代表性的牌號是含鉻為18%左右、含鎳為8%左右的鉻－鎳奧氏體不銹鋼，常稱為18－8不銹鋼。鉻和鎳的元素配比基本上保證了鋼的組織是穩定的奧氏體。

奧氏體不銹鋼的發展很快，為了適應不同條件的需要，在18－8鋼的基礎上，改變碳的含量或添加其他合金元素，賦予了這類不銹鋼更優良的性能。

(1)降低碳的含量或加入鈦、鈮元素，可提高耐晶間腐蝕性能，鈦或鈮的加入量有一定的要求，見本書第一章第二節的內容。鈦加入量及Ti/C比與晶間腐蝕的關系見圖3－1。

(2)加入鉬、銅元素可提高在硫酸中的耐腐蝕性。鉬及銅對18－8鋼在硫酸中耐腐蝕性的影響分別見圖3－2和圖3－3。

18－8鋼加入1.5%～4%的鉬，還可提高在各種有機酸、硫酸鹽、漂白粉等介質中的耐腐蝕性能，但加鉬的不銹鋼不適合在硝酸中使用。在奧氏體不銹鋼中加入鉬量過高時，可能會因出現較多量的δ－鐵素體和σ相而引起脆性及晶間腐蝕性降低，特別是經過敏化處理時，高鉬的不利作用更突出，見圖3－2中的線2。

圖3－1　1Cr18Ni9Ti鋼中Ti/C與晶間腐蝕的關系

(H₂?SO₄－CuSO₄溶液檢驗)

●不滿意　○滿意

圖3－2　鉬對18－8鋼在70℃的10%硫酸中的耐腐蝕性能的影響

1．1 1 0 0～1 1 5 0℃空氣冷卻　2．1+ 6 5 0℃4 h空氣冷卻

圖3－3　銅對18－8鋼在40℃的硫酸中的耐腐蝕性能影響

1．不含銅　2．含2. 4 5%銅

銅加入鉻－鎳奧氏體不銹鋼中，會提高在硫酸中的耐腐蝕性，但加入某些鉻－錳－氮不銹鋼中時，可能會使產生晶間腐蝕的敏化溫度范圍擴大，出現晶間腐蝕的敏化時間縮短，而產生不利影響，在熱處理或使用時應予以注意。

(3)加入硅并提高鉻、鎳等元素的含量，可提高不銹鋼在濃硝酸中的耐腐蝕性。

(4)奧氏體不銹鋼中加入鉬或氮元素，可以提高在含有氯離子介質中的抗點腐蝕性能，以0Cr18Ni9和0Cr17Ni12Mo2N兩種奧氏體不銹鋼比較，前者抗點蝕指數只為18，而后者的抗點蝕指數可達27，0Cr17Ni12Mo2N抗點蝕能力遠高于0Cr18Ni9鋼。

(5)錳和氮可以取代鉻－鎳奧氏體不銹鋼中的鎳，以節約稀有貴重金屬鎳。

(6)奧氏體不銹鋼大幅度降低碳的含量，嚴格限制鉭(T a)、鈷的含量，可改變原子核性質，而應用于原子能工業。

加入某些合金元素時，考慮元素對組織的穩定作用，在鉻、鎳的含量上允許做適當的調整。

對于鉻－鎳奧氏體不銹鋼，在含有其他合金元素時，為保證鋼的組織是完全奧氏體組織，鎳的含量應不小于下列經驗公式所給出的數值: Ni≥1.1(Cr+ Mo+ 1.5Si+ 1.5Nb)－0.5Mn－30C－8.2。

式中各元素符號分別表示該元素在鋼中的質量百分數含量。當鋼中鎳的含量低于按此公式的計算值時，則鋼的組織不完全是奧氏體，可能還有一定量的δ－鐵素體。此公式適用于自高溫快速冷卻鋼的組織。

對于以錳、氮代鎳的Cr－Mn－Ni－N奧氏體不銹鋼，當錳含量在5%～14%范圍時，為保證在1150℃時能具有完全奧氏體組織，所需要的碳加氮的最小含量應滿足下列公式:

C+ N≥0.078［Cr+ 0.63W+ 1.4Mo+ 2.5V+ 2.8Nb+ 1.74(Si－0.5)－12.5］－0.05Ni

式中各元素符號分別表示該元素在鋼中的質量百分數含量。

在18－8鋼基礎上，奧氏體不銹鋼的發展變化過程見圖3－4。

圖3－4除顯示了奧氏體不銹鋼外，還顯示了在奧氏體不銹鋼基礎上，通過調整鉻、鎳含量或加入其他合金元素后演變而來的部分耐腐蝕合金和沉淀硬化不銹鋼。

我國標準中，奧氏體不銹鋼棒材、鍛材和鑄材的部分牌號及化學成分見表3－1。

二、奧氏體不銹鋼力學性能特點

奧氏體不銹鋼的組織結構決定了其力學性能的特點是強度較低而塑性和韌性較高。在我國不銹鋼標準中，給定的奧氏體不銹鋼抗拉強度一般為480～520N/mm²;個別的還有400N/mm²。按標準，奧氏體不銹鋼鍛材、軋材沒給出沖擊試驗值，實際上，奧氏體不銹鋼固溶化熱處理后的沖擊功(A?_K_U2)可達120J或更高。奧氏體不銹鋼的力學性能不能通過熱處理進行調整。

常見奧氏體不銹鋼固溶化熱處理后的力學性能見表3－2。

表3－2　常見奧氏體不銹鋼熱處理制度及力學性能值