铁素体不锈钢适用环境与基本用途
0Cr13是铁素不锈钢中铬含量 的一种。它具有不锈性,而且耐蚀性优于含碳量 的1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13马氏体不锈钢。它具有良好的塑、韧性的和冷成型性,而且优于铬含量更高的其它铁素体不锈钢。当0Cr13 钢中含碳量控制很低时,其塑性,特别是韧性、冷成型性还会显著提高。0Cr13 钢主要用于制造耐水蒸汽,碳酸氢铵母液,热的含硫石油腐蚀的部件和设备的衬里等。
这是三种中等铬含量的铁素体不锈钢。当1Cr17钢中含碳量较高而铬含量较低时,此钢的组织结构除铁素体外还有一定量的珠光体。1Cr17Ti,0Cr17Ti,由于含钛或既含钛且碳量又低,故这两种钢均为纯铁素体组织。同时,它们的耐晶间腐蚀和焊接性能均优于1Cr17 钢。 0Cr17Ti 含碳量较1Cr17Ti 低,故耐蚀性也较1Cr17Ti稍优。这三种铁素体不锈钢的脆性转变温度均在室温以上,而且都对缺口敏感。所以,它们均不适于制做在室温以下承受载荷的设备和部件,且通常使用的钢材其截面尺寸一般不允许超过4mm。1Cr171Cr17Ti0Cr17Ti在大气、水蒸汽等弱介质中具有不锈性,但当介质中含有较高Cl-时,不锈性则嫌不足; 这三种钢在氧化性酸溶液中均有接近1Cr18Ni19(Ti)钢的耐蚀性。 由于这三种钢具有耐蚀性,力学性能以及热导率高的特点,这三种钢主要用于生产硝酸,硝铵的化工设备,如吸收塔,热交换器、酸槽、输送管道、贮槽等。它们也可用于食品、酿洒、厨房、家用电器中,制造耐蚀、清洁部件。
00Cr18Ni15Si4(Nb)是一种高硅含量的超低碳铬镍奥氏体不锈钢,其 特点是由于较多量硅的加入,在浓硝酸及含氧化剂的硝酸中耐蚀性非常优良。同时在固溶状态下具有较好的强度、塑性与冲击韧性的搭配,也可以焊接。该钢钟主要用于浓硝酸(67%及以上)的生产贮装置与设备,在含氧化剂的硝酸环境中工作的设备,以及核反应堆系统中的溶解器等。
1Cr18Ni12和0Cr18i9Cu3两种钢属于稳定的奥氏体不锈钢。与常用的0Cr18Ni9钢相比,由于提高了镍或加入了铜,其奥氏体基体更加稳定,因而在经受即使较大变形量的冷加工之后,也不会或基本上不发生马氏体转变,所以加工硬化倾向很小。并且冷加工之后材料的磁性没有明显增强,即仍然保持是无磁的。所以这两种不锈钢特别适应于冷镦、深冲、旋压等冷成形加工,可以减少中间退火次数,实现多道次连续成形操作。尤其对于要求无磁的冷冲部件,更显示其他不锈钢无法取代的优点。这两种钢主要用于弱腐蚀性环境中使用的紧固件、深冲件及有关设备,或在汽车、飞机及电气设备中使用要求不生锈的冲压零部件等
现已研究确定,导致铁素体不锈钢475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一种富铬相,含铬量可高达61%-83%,含铁量为37%-17.5% 。尺寸为10-20nm左右。此相具有体心立方结构且无磁性,晶格常数为0.2877nm,介于铁与铬的晶格常数之间。
б相:铁素体不锈钢在500-925℃温度范围内加热或停留时,同样会使钢产生严重脆化。研究表明,此种脆化的原因是由于б相的析出。从图3-1的Fe-Cr二元相图中可以看出,Fe-Cr合金中有б相的存在,而且б相的铬量范围在42%-50%;α+б相区的铬量≥20% ,其存在温度为500-800℃。由于б相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起钢的韧性下降。由于б相富铬,它们的析出又常常引起铬变化而使钢的耐蚀性下降。连续成网状的б相较岛状者更为有害。
不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。
常见的一种分类方法-不锈钢按其组织特征分为:奥氏体型、奥氏体-铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。
奥氏体型钢(A):主要合金元素为铬和镍,其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织,加热无相变,无铁磁性。这类钢韧性高,脆性转变温度低,具有良好的耐蚀性和高温强度,较好的抗氧化性,良好的压力加工和焊接性能,但屈服强度较低,且不能采用热处理方法强化。
铁素体型钢(F):主要合金元素为铬,其含量通常等于大于13%,不含镍,有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变,且存在加热晶粒长大不可逆性,不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性,可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力,并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高,加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
奥氏体-铁素体型钢(双相不锈钢)(A-F):在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍,可焊性良好,韧性较高,应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。
马氏体型钢(M):主要合金元素是铬,其含量13%以上,含碳量较高,热处理时有相变,可采用热处理方法强化。淬透性较高,含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用,有较高的强度、硬度和耐磨性。
沉淀硬化型钢(PH):经沉淀硬化热处理后具有高的强度,耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体型钢。