铁素体不锈钢中的相
铁素体不锈钢中的相主要有碳化物、氮化物,金属间相和马氏体相等。
(1)碳化物和氮化物
研究表明,碳和氮在铁素体中的溶解度非常低。例如,在含铬26%的铁素体不锈钢中1093℃时,碳在钢中的溶解度为0.04%,而在927℃仅为0.004%,温度再低要降到0.004%以下;927℃以上时,氮在钢中的溶解度为0.023%,而在593℃仅为0.006%,因此,铁素体不锈钢在高温加热和在随后冷却的过程中,即使急冷,也常常难以防止碳化物和氮化物的析出。
铁素体不锈钢中的碳化物主要是(Cr,Fe)23C6和(Cr,Fe)7C3 .
铁素体不锈钢中的氮化物主要是CrN+Cr2N。
(2)金属间相
铁素体不锈钢中的金属间相主要有αˊ相和б相
① αˊ相:早期曾发现,铬含量>15%的铁素体不锈钢在400-500℃范围内长时间保温会产生强烈的脆化,并使钢的强度硬度显著提高。这种现象一般称之为475℃脆化。
00Cr17Ti是一种低碳、氮含量的铁素体不锈钢。与前述1Cr17Ti和0Cr17Ti相比较,由于间隙元素碳、氮含量较低,故其耐蚀性、塑性、韧性均有所改善。此钢的用途基本上与0Cr17Ti相同,但是,当耐蚀性、深冲性能、可焊性要求较高时则可选用00Cr17Ti。
1Cr17Mo2Ti是在1Cr17Ti钢中加入~2%Mo而发展的钢种。由于Cr,Mo 的复合作用,此钢对弱还原性酸和有机酸(例如醋酸、果酸等)的耐腐蚀能力以及耐孔蚀的性能远较1Cr17Ti钢为优。 此钢种多用于制造与有机酸相接触的设备以及制盐、人造纤维、造纸、食品等工业用的耐蚀和清洁设备。1Cr17Mo2Ti钢在氧化性酸中,例如在硝酸中其耐蚀性低于不含钼的Cr17型钢,故它不适于在氧化性酸中使用。
1Cr25Ti系高铬含量的一种纯铁素体不锈钢。它在1000~1100 ℃有良好的抗氧化性。此钢的主要用途是制造耐氯盐(如氯化钠)溶液和不同浓度的硝酸或磷酸腐蚀的容器。也可制造换热器、蛇形管和硝酸浓缩设备。由于含铬量高、有б相脆性和475℃脆化敏感性,故长期使用温度应避开б相形成温度和450~550℃范围。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3两种不锈钢的耐蚀性很相近,在湿汽、盐雾及海洋大气中抗锈性均很好,在很多种有机和无机的化学介质、食品及消毒液中,其耐蚀性均良好,对硝酸耐蚀性较好,对硫酸只在较小程度上耐蚀,而不耐盐酸及其他卤化物酸的腐蚀。在三种代表性的腐蚀环境中0Cr18Ni9钢和0Cr18Ni9Cu3钢耐蚀性的对比列于表4-53,可看出两者的耐蚀性基本相当。
表4-53? 0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3钢的耐蚀性,mm/a
实验条件 65%HNO3沸48h 5% H2SO4,沸48h 1%HCL,沸,48h
0Cr18Ni9Cu3 0.45 5.5 4.3
0Cr18Ni9 0.30-0.60 3.0-15.0 3.0-10.0
由于这两种不锈钢碳含量较高,故当其在450-900℃温度区间内加热或缓慢冷却通过该温度区间时,铬的碳化物就会沿晶界析出,导致耐晶间腐蚀性能下降。因此在设备制造和应用中应尽力避免这种情况。实在无法避免时,需视使用条件酌情再度固溶处理,以恢复材料良好的耐蚀性。
不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示:
①.热膨胀系数
因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀-温度曲线的斜率,瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率,两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示,通常是用长度表示。
②.密度
物质的密度是该物质单位体积的质量,单位是kg/m3或1b/in3。
③.弹性模量
当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时,单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为1b/in3或N/m3。
④.电阻率
在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻,单位用Ω·m,μΩ·cm或(已废的)Ω/(circular mil.ft)来表示。
⑤.磁导率
无量纲系数,表示物质易被磁化的程度,是磁感应强度与磁场强度之比。
⑥.熔化温度范围
确定合金开始凝固和凝固完了的温度。
⑦.比热
单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGs制中二者比热的数值相同,因为热量的单位(Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的,因为能量的单位(J)是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b·0F)及J/(kg ·k)。
⑧.热导率
物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时,那么热导率定义为单位时间传导的热量,热导率的单位为 Btu/(h·ft·0F)或w/(m ·K)。
⑨.热扩散率