不銹鋼的熔點(diǎn)和屈服應(yīng)力是多少？
不銹鋼定義在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具有美觀(guān)的表面和耐腐蝕性能好，不必經(jīng)過(guò)鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱(chēng)為不銹鋼。代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。 從金相學(xué)角度分析，因?yàn)椴讳P鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個(gè)膜隔離開(kāi)與鋼內(nèi)侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。 為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻。
不銹鋼種類(lèi)： 不銹鋼可以按用途、化學(xué)成分及金相組織來(lái)大體分類(lèi)。 以?shī)W氏體系類(lèi)的鋼由18%鉻-8%鎳為基本組成，各元素的加入量變化的不同，而開(kāi)發(fā)各種用途的鋼種。 以化學(xué)成分分類(lèi)： ①. CR系列：鐵素體系列、馬氏體系列 ②. CR-NI系列：奧氏體系列，異常系列，析出硬化系列。 以金相組織的分類(lèi)： ①. 奧氏體不銹鋼 ②. 鐵素體不銹鋼 ③. 馬氏體不銹鋼 ④. 雙相不銹鋼 ⑤. 沉淀硬化不銹鋼 不銹鋼的標(biāo)識(shí)方法 鋼的編號(hào)和表示方法 ①用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)和本國(guó)的符號(hào)來(lái)表示化學(xué)成份，用阿拉伯字母來(lái)表示成份含量： 如：中國(guó)、俄國(guó) 12CrNi3A ②用固定位數(shù)數(shù)字來(lái)表示鋼類(lèi)系列或數(shù)字;如：美國(guó)、日本、300系、400系、200系; ③用拉丁字母和順序組成序號(hào)，只表示用途。 我國(guó)的編號(hào)規(guī)則 ①采用元素符號(hào) ②用途、漢語(yǔ)拼音，平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 **鋼：B、甲類(lèi)鋼：A、T8：特8、 GCr15：滾珠 ◆合結(jié)鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi 60SiMn、(用萬(wàn)分之幾表示C含量) ◆不銹鋼、合金工具鋼(用千分之幾表示C含量)，如：1Cr18Ni9 千分之一(即 0.1%C),不銹 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo 國(guó)際不銹鋼標(biāo)示方法 美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來(lái)標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中： ①奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數(shù)字標(biāo)示， ②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼 是以201、 304、 316以及310為標(biāo)記， ③鐵素體不銹鋼是以430和446為標(biāo)記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標(biāo) 記，雙相(奧氏體-鐵素體)， ④不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用**名稱(chēng)或商標(biāo)命名。 4).標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)和分級(jí) 4-1分級(jí)： ①?lài)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB ②行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB ③地方標(biāo)準(zhǔn) ④企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CB 4-2 分類(lèi)： ①產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) ②包裝標(biāo)準(zhǔn) ③方法標(biāo)準(zhǔn) ④基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 4-3 標(biāo)準(zhǔn)水平(分三級(jí))： Y級(jí)：國(guó)際水平 I級(jí)：國(guó)際一般水平 H級(jí)：國(guó)內(nèi)水平 4-4國(guó)標(biāo) GB1220-84 不銹棒材(I級(jí)) GB4241-84 不銹焊接盤(pán)園(H級(jí)) GB4356-84 不銹焊接盤(pán)園(I級(jí)) GB1270-80 不銹管材(I級(jí)) GB12771-91 不銹焊管(Y級(jí)) GB3280-84 不銹冷板(I級(jí)) GB4237-84 不銹熱板(I級(jí)) GB4239-91 不銹冷帶(I級(jí)) 不銹鋼專(zhuān)業(yè)名詞 通俗地說(shuō)，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實(shí)際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性(耐蝕性)。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜(鈍化膜)的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。試驗(yàn)表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達(dá)到一定的百分比時(shí)，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。
不銹鋼的分類(lèi)方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼;按主要化學(xué)成分分類(lèi)，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng);按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類(lèi)型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等;按功能特點(diǎn)分類(lèi)又可分為無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、兼容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。
奧氏體不銹鋼：在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括有名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來(lái)的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。此類(lèi)鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類(lèi)鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有**的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 鐵素體不銹鋼：在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)鋼一般不含鎳，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類(lèi)鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類(lèi)鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。
爐外精煉技術(shù)(AOD或VOD)的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類(lèi)鋼獲得廣泛應(yīng)用。 奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼：是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類(lèi)鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 馬氏體不銹鋼：通過(guò)熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，通俗地說(shuō)，是一類(lèi)可硬化的不銹鋼。典型牌號(hào)為Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度較高，不同回火溫度具有不同強(qiáng)韌性組合，主要用于蒸汽輪機(jī)葉片、餐具、外科手術(shù)器械。
根據(jù)化學(xué)成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類(lèi)。根據(jù)組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同，還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼等。 不銹鋼的物理化學(xué)機(jī)械特性 不銹鋼的物理性能主要用以下幾方面來(lái)表示： ①.熱膨脹系數(shù)：因溫度變化而引起物質(zhì)量度元素的變化。膨脹系數(shù)是膨脹-溫度曲線(xiàn)的斜率，瞬時(shí)膨脹系數(shù)是特定溫度下的斜率，兩個(gè)指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹系數(shù)。膨脹系數(shù)可以用體積或者是長(zhǎng)度表示，通常是用長(zhǎng)度表示。 ②.密度：物質(zhì)的密度是該物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，單位是kg/m3或1b/in3。 ③.彈性模量：當(dāng)施加力于單位長(zhǎng)度棱住的兩端能引起物體在長(zhǎng)度上的單位變化時(shí)，單位面積上所需的力稱(chēng)為彈性模量。單位為1b/in3或N/m3。 ④.電阻率：在單位長(zhǎng)度立方體材料的兩對(duì)面之間測(cè)量的電阻，單位用Ω?m，μΩ?cm或(已廢的)Ω/(circular mil.ft)來(lái)表示。 ⑤.磁導(dǎo)率：無(wú)量綱系數(shù)，表示物質(zhì)易被磁化的程度，是磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之比。 ⑥.熔化溫度范圍：確定合金開(kāi)始凝固和凝固完了的溫度。 ⑦.比熱： 單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度改變1度所需要的熱量。在英制和CGs制中二者比熱的數(shù)值相同，因?yàn)闊崃康膯挝?Biu或cal)取決于單位質(zhì)量的水升高1度聽(tīng)需的熱量。國(guó)際單位制中比熱的數(shù)值與英制或CGS制是不同的，因?yàn)槟芰康膯挝?J)是按不同的定義定的。比熱的單位是Btu(1b?0F)及J/(kg ?k)。 ⑧.熱導(dǎo)率：物質(zhì)導(dǎo)熱的速率的量度。在單位截面積物質(zhì)上建立單位長(zhǎng)度上的1度的溫度梯度時(shí)，那么熱導(dǎo)率定義為單位時(shí)間傳導(dǎo)的熱量，熱導(dǎo)率的單位為 Btu/(h?ft?0F)或w/(m ?K)。 ⑨.熱擴(kuò)散率：是確定物質(zhì)內(nèi)部溫度前遷速率的一種性能，是熱導(dǎo)率對(duì)比熱和密度乘積的比值，熱擴(kuò)散率單位以Btu/(h?ft?0F)或w/(m?k)表示。
不銹鋼的性能與組織 目前已知的化學(xué)元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對(duì)于人們?cè)谂c腐蝕現(xiàn)象作長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來(lái)說(shuō)，*常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對(duì)不銹鋼的性能與組織影響*大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學(xué)元素周期表中位于過(guò)渡族的元素。 實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種以至十幾種元素的，當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個(gè)統(tǒng)一體中時(shí)，它們的影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多，因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。
1).各種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響和作用
 1-1.鉻在不銹鋼中的決定作用：決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。迄今為止，還沒(méi)有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說(shuō)明： ①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高 ②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化 鈍化是由于陽(yáng)極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。
1-2. 碳在不銹鋼中的兩重性 碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對(duì)組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大(約為鎳的30倍)，另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成—系列復(fù)雜的碳化物。所以，從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來(lái)看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。 認(rèn)識(shí)了這一影響的規(guī)律，我們就可以從不同的使用要求出發(fā)，選擇不同含碳量的不銹鋼。 例如工業(yè)中應(yīng)用*廣泛的，也是*起碼的不銹鋼——0Crl3～4Cr13這五個(gè)鋼號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)含鉻量規(guī)定為12～14%，就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進(jìn)去以后才決定的，目的即在于使碳與鉻結(jié)合成碳化鉻以后，固溶體中的含鉻量不致低于11.7%這一*低限度的含鉻量。 就這五個(gè)鋼號(hào)來(lái)說(shuō)由于含碳量不同，強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的，0Cr13～2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3和4Cr13鋼，多用于制造結(jié)構(gòu)零件，后兩個(gè)鋼號(hào)由于含碳較高而可獲得高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0.03%以下，或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮)，使之不形成碳化鉻，再如當(dāng)高硬度與耐磨性成為主要要求時(shí)，我們可以在增加鋼的含碳量的同時(shí)適當(dāng)?shù)靥岣吆t量，做到既滿(mǎn)足硬度與耐磨性的要求，又兼顧—定的耐腐蝕功能，工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼，含碳量雖高達(dá)0.85～0.95%，由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了，所以仍保證了耐腐蝕的要求。 總的來(lái)講，目前工業(yè)中獲得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.1～0.4%之間，耐酸鋼則以含碳0.1～0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號(hào)總數(shù)的一小部分，這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)使用條件下，不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。
 1-3. 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來(lái)的 鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達(dá)到24%;而只有含鎳27%時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí)，含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。 基于上面的情況可知，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。
 1-4. 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳 鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但近幾十年來(lái)由于鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強(qiáng)鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用，以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對(duì)不銹鋼的需要量越來(lái)越大，而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū)，因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不銹鋼與許多其它合金領(lǐng)域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強(qiáng)鋼等)中，特別是鎳 的資源比較缺乏的國(guó)家，廣泛地開(kāi)展了節(jié)鎳和以其它元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐，在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來(lái)代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。 錳對(duì)于奧氏體的作用與鎳相似。但說(shuō)得確切一些，錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，如鋼中的 含錳量從0到10.4%變化，也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低，所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等)，但它們不能作為不銹鋼使用。 錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2%的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體，并且作用的程度比鎳還要大。例如，欲使含18%鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，目前已在工業(yè)中獲得應(yīng)用，有的已成功地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。
1-5.不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。
1-6.鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。
1-7.其它元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響 以上主要的九種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響，除這些元素對(duì)不銹鋼性能與組織影響較大的元素以外，不銹鋼中還含有一些其它的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素，如硅、硫、磷等.也有的是為了某些特定的目的而加入的，如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來(lái)說(shuō)，這些元素相對(duì)于已討論的九種元素，都是非主要方面的，雖然如此，但也不能完全忽略，因?yàn)樗鼈儗?duì)不銹鋼的性能與組織同樣也發(fā)生影響。 硅是形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。 鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多，這是因?yàn)殁挼膬r(jià)格高及其在其它方面(如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等)有著更重要的用途。
在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多，常用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼(含1.2-1.8%鈷)加鈷，目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度，因?yàn)檫@種不銹鋼的主要用途是制造切片機(jī)械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。 硼：高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0.005%硼，可使在沸騰的65%醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼(0.0006～0.0007%)可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體，使奧氏體鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大，但含有較多的硼(0.5～0.6%)時(shí)，反而可防止熱裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)含有0.5～0.6%的硼時(shí)，形成奧氏體-硼化物兩相組織，使焊縫的熔點(diǎn)降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區(qū)時(shí)，母材在冷卻時(shí)產(chǎn)生的張應(yīng)力，由處于液態(tài).固態(tài)的焊縫金屬承受，此時(shí)是不致引起裂縫的，即使在近縫區(qū)形成了裂紋，也可以為處于液態(tài)-固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。 磷：在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素，但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著，故含量可允許高一些，如有的資料提出可達(dá)0.06%，以利于冶煉控制。個(gè)別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達(dá)0.06%(如2Crl3NiMn9鋼)以至0.08%(如Cr14Mnl4Ni鋼)。利用磷對(duì)鋼的強(qiáng)化作用，也有加磷作為時(shí)效硬化不銹鋼的合金元素，PH17-10P鋼(含0.25%磷)乃PH-HNM鋼(含0.30磷)等。 硫和硒：在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中加0.2～0.4%的硫，可提高不銹鋼的切削性能，硒也具有同樣的作用。
硫和硒提高不銹鋼的切削性能，是因?yàn)樗鼈兘档筒讳P鋼的韌性，例如一般18-8鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達(dá)30公斤/厘米2。含0.31%硫的18-8鋼(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的沖擊值為1.8公斤/平方厘米;含0。22%硒的18-8鋼(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的沖擊值為3.24公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能，所以實(shí)際應(yīng)用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。 稀土元素：稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體-鐵素體不銹鋼中加0.02～0.5%的稀土元素(鈰鑭合金)，可顯著改善鍛造性能。曾有一種含19.5%鉻、23%鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼，由于熱加工工藝性能在過(guò)去只能生產(chǎn)鑄件，加稀土元素后則可軋制成各種型材。 2).按金相組織對(duì)不銹鋼的分類(lèi)及各類(lèi)不銹鋼的一般特點(diǎn) 按化學(xué)成分(主要是含鉻量)及用途，不銹鋼分為不銹與耐酸兩大類(lèi)。工業(yè)上還按自高溫(900-1100度)加熱空氣冷卻后鋼的基體組織的類(lèi)型對(duì)不銹鋼進(jìn)行分類(lèi)，這是基于我們上面所討論的碳及合金元素對(duì)不銹鋼組織影響的特點(diǎn)決定的。 工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼按金相組織可分為三大類(lèi)：鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼。可以把這三類(lèi)不銹鋼的特點(diǎn)歸納(如下表)，但需要說(shuō)明的是馬氏體不銹鋼并不是都不可焊接，只是受某些條件的限制，如焊前應(yīng)預(yù)熱焊后應(yīng)作高溫回火等，而使焊接工藝比較復(fù)雜。實(shí)際生產(chǎn)中一些馬氏體不銹鋼如1Cr13,2Cr13以及2Cr13與45鋼焊接還是比較多的。 不銹鋼的分類(lèi)、主要成分及性能比較 分類(lèi) 大概成分 (%) 淬火性 耐蝕性 加工性 可焊接性 磁性 C Cr Ni 鐵素體系 0.35以下 16-27 - 無(wú) 佳 尚佳 尚可 有 馬氏體系 1.20以下 11-15 - 自硬性 可 可 不可 有 奧氏體系 0.25以下 16以上 7以上 無(wú) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 無(wú) 以上分類(lèi)僅是按鋼的基體組織分的，由于鋼中穩(wěn)定奧氏體及形成鐵素體的元素的作用不能互相平衡，以及由于大量的鉻使平衡圖S點(diǎn)左移，工業(yè)中應(yīng)用的不銹鋼的組織除了上面講的三種基本類(lèi)型以外，還有馬氏體—鐵素體，奧氏體-鐵素體，奧氏體-馬氏體等過(guò)渡型的復(fù)相不銹鋼，以及具有馬氏體-碳化物組織的不銹鋼。
 2-1.鐵素體鋼 含鉻大于14%的低碳鉻不銹鋼，含鉻大干27%的任何含碳量的鉻不銹鋼，以及在上述成分基礎(chǔ)上再添加有鉬、鈦、鈮、硅、鋁、、鎢、釩等元素的不銹鋼，化學(xué)成分中形成鐵素體的元素占**優(yōu)勢(shì)，基體組織為鐵素。這類(lèi)鋼在淬火(固溶)狀態(tài)下的組織為鐵素體，退火及時(shí)效狀態(tài)的組織中則可見(jiàn)到少量碳化物及金屬間化合物。 屬于這一類(lèi)的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。
2-2.鐵素休-馬氏體鋼 這類(lèi)鋼在高溫時(shí)為y+a(或δ)兩相狀態(tài)，快冷時(shí)發(fā)生y-M轉(zhuǎn)變，鐵素體仍被保留，常溫組織為馬氏體和鐵素體,由于成分及加熱溫度的不同，組織中的鐵素體量可在百分之幾至幾十的范圍內(nèi)變化。0Crl3鋼，lCrl3鋼，鉻偏上限而碳偏下限的2Cr13鋼，Cr17Ni2鋼，Cr17wn4鋼，以及在ICrl3鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的許多改型12%鉻熱強(qiáng)鋼(這類(lèi)鋼也叫做耐熱不銹鋼)中的許多鋼號(hào)，如Cr11MoV，Cr12WMoV，Crl2W4MoV，18Crl2WMoVNb等均屬干這一類(lèi)。 鐵素體—馬氏體鋼可以部分地接受淬火強(qiáng)化，故可獲得較高的機(jī)械性能。但它們的機(jī)械性能與工藝性能在很大程度上受組織中鐵素體的含量及分布形態(tài)的影響。這類(lèi)鋼按成分中的含鉻量分屬12～14%與15～18%兩個(gè)系列。前者具有抵抗大氣及弱腐蝕性介質(zhì)的能力，并且具有良好的減震性及較小的線(xiàn)膨脹系數(shù);后者的耐腐蝕性能與相同含鉻量的鐵素體耐酸鋼相當(dāng)，但在一定程度上也保留著高鉻鐵素體鋼的某些缺點(diǎn)。
2-3.馬氏體鋼 這類(lèi)鋼在正常淬火溫度下處在y相區(qū)，但它們的y相僅在高溫時(shí)穩(wěn)定，M點(diǎn)一般在3OO℃左右，故冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 這類(lèi)鋼包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%鉻熱強(qiáng)鋼，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB鋼等。馬氏體不銹鋼的機(jī)械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能，均和含鉻12～14%的鐵素體-馬氏體不銹鋼相近。由于組織中沒(méi)有游離的鐵素體，機(jī)械性能比上述鋼要高，但熱處理時(shí)的過(guò)熱敏感性較低。
2-4.馬氏體—碳化物鋼 Fe-C合金的并析點(diǎn)的含碳為0.83%，在不銹鋼中由于鉻使S點(diǎn)左移，含12%鉻和大于0.4%碳的鋼(圖11-3)，以及含18%鉻和大于0.3%碳的鋼(圖卜)3)均屬于過(guò)共析鋼。這類(lèi)鋼在正常淬火溫度加熱，次生碳化物不能完全溶于奧氏體，因此淬火后的組織為馬氏體和碳化物組成。 屬于這一類(lèi)的不銹鋼牌號(hào)不多，卻是一些含碳比較高的不銹鋼，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo鋼等，含碳量偏上限的3Crl3鋼在較低的溫度下淬火，也可能出現(xiàn)這樣的組織。
由于含碳量高,上述9Cr18等三個(gè)鋼號(hào)中雖含有較多的鉻，但其耐腐蝕性能僅與含12～14%鍺的不銹鋼相當(dāng)。這類(lèi)鋼的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、軸承、彈簧及醫(yī)療器械等。 2-5.奧氏體鋼 這類(lèi)鋼含有較多擴(kuò)大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的元素，在高溫時(shí)為均為y相，冷卻時(shí)由于Ms點(diǎn)在室溫以下，所以在常溫下具有奧氏體組織。 18-8， 18-12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不銹鋼，以錳代替部分鎳并加氮的低鎳不銹鋼如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等均屬于這一類(lèi)。 奧氏體不銹鋼具有前已述及的許多優(yōu)點(diǎn)，雖然機(jī)械性能也比較低，和鐵素體不銹鋼—樣不能熱處理強(qiáng)化，但可以通過(guò)冷加工變形的方法，利用加工硬化作用提高它們的強(qiáng)度。 這類(lèi)鋼的缺點(diǎn)是對(duì)晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕比較敏感，需通過(guò)適當(dāng)?shù)睾辖鹛砑觿┘肮に嚧胧┫?2-6.奧氏體-鐵素體鋼 這類(lèi)鋼因擴(kuò)大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體元素的作用程度，不足以使鋼在常溫或很高的溫度下具有純奧氏體組織，因此為奧氏體-鐵素體復(fù)相狀態(tài)，其鐵素體量也因成分及加熱溫度不同而可在較大的范圍內(nèi)變化。
屬于這一類(lèi)的不銹鋼很多，如低碳的18-8鉻鎳鋼，加鈦、鈮、鉬的18-8鉻鎳鋼，特別是在鑄鋼的組織中均可見(jiàn)到鐵素體，此外含鉻大于14～15%而碳低于0.2%的鉻錳不銹鋼(如Cr17Mnll)，以及目前研究的和已獲得應(yīng)用的大多數(shù)鉻錳氮不銹鋼等。與純奧氏體不銹鋼比較，這類(lèi)鋼的優(yōu)點(diǎn)很多，如屈服強(qiáng)度較高，抗晶間腐蝕的能力較高，應(yīng)力腐蝕的敏感性低，焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向小，鑄造流動(dòng)性好等等。缺點(diǎn)是壓力加工性能較差，點(diǎn)腐蝕傾向較大，易產(chǎn)生c相脆性，在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出弱磁性等。所有這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)均來(lái)源于組織中的鐵素體。 2-7.奧氏缽-馬氏體鋼 這類(lèi)鋼的Ms點(diǎn)低于室溫，固溶處理以后為奧氏體組織，易于成形和焊接。通?？捎脙煞N工藝方法使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。一是固溶處理以后經(jīng)700～800度加熱，奧氏體因析出碳化鉻而轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)定狀態(tài)，Ms點(diǎn)升高至室溫以上，冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;二是固溶處理以后直接冷卻至Ms與Mf點(diǎn)之間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。后一方法可獲得較高的耐腐蝕性能，但固溶處理以后至深冷的間隔時(shí)間不宜過(guò)久，否則會(huì)因奧氏體的陳化穩(wěn)定作用而使深冷的強(qiáng)化效應(yīng)降低。經(jīng)上述處理以后鋼再經(jīng)400～500度時(shí)效，使析出金屬間化合物進(jìn)—步強(qiáng)化。這類(lèi)鋼的典型鋼號(hào)有17Cr一7Ni一A1、15Cr-9Ni-A1,17Cr—5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo一A1等等。這類(lèi)鋼也稱(chēng)為奧氏體-馬氏體時(shí)效不銹鋼，并因?yàn)閷?shí)際上這些鋼的組織中除奧氏體和馬氏體以外，還存在不同數(shù)量的鐵素體，故也稱(chēng)為半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。
這類(lèi)鋼是50年代后期發(fā)展和應(yīng)用的新型不銹鋼，它們總的特點(diǎn)是強(qiáng)度高(C可達(dá)100一150)及熱強(qiáng)性好，但由于含鉻量較低并在熱處理時(shí)有碳化鉻析出，因此耐腐蝕性能比標(biāo)準(zhǔn)的奧氏體不銹鋼要低一些。也可以說(shuō)這類(lèi)鋼的高強(qiáng)度是在犧牲一部分耐腐蝕性能與其它性能(如非磁性)的情況下獲得的，目前這類(lèi)鋼主要用于航空工業(yè)及火箭導(dǎo)彈生產(chǎn)方面，一般機(jī)械制造中應(yīng)用尚不普遍，并且在分類(lèi)上也有把它們納為超高強(qiáng)度鋼的一個(gè)系列。 不銹鋼的耐蝕性能 腐蝕的種類(lèi)和定義 一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，但在另外某種介質(zhì)中，卻可能因化學(xué)穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說(shuō)，一種不銹鋼不可能對(duì)所有介質(zhì)都耐蝕。 在眾多的工業(yè)用途中，不銹鋼都能提供今人滿(mǎn)意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，除機(jī)械失效外，不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在：不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實(shí)上，很多失效事故是可以通過(guò)合理的選材而予以避免的。