• 奥氏体、马氏体、铁素体、双相不锈钢的区别简介

    发布者:旭达流体 添加时间:2017-8-28

    不锈钢简介:  

    不锈钢通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。

       

    不锈钢牌号分组

    200 系列—铬--锰 奥氏体不锈钢

    300 系列—铬-镍 奥氏体不锈钢  

    型号301—延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。  

    型号302—耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。

    型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

    型号304—通用型号;即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9

    型号309—较之304有更好的耐温性。  

    型号316—继304之後,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1]  

    型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304

    400 系列—铁素体和马氏体不锈钢  

    型号408—耐热性好,弱抗腐蚀性,11%Cr8%Ni。  

    型号409—最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。

    型号410—马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。

    型号416—添加了硫改善了材料的加工性能。  型号420—“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具,可以做的非常光亮。

    型号430—铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。

    型号440—高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种:440A440B440C,另外还有440F(易加工型)。  

    500 系列—耐热铬合金钢。

    600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。  

    型号630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号,通常也叫17-417%Cr4%Ni。   

     

     

    铁素体不锈钢:  

    定义:铬含量一般为12%~30%,通常不含镍,在使用状态基体组织为铁素体的不锈钢。 在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的MoTiNb等元素,这类钢具有导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AODVOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。   

    纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格(注1)的α-Fe。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构,它的晶格间隙很小,因而溶碳能力极差,在727℃时溶碳量最大,可达0.0218%,随着温度的下降溶碳量逐渐减小,在600℃时溶碳量约为0.0057%,在室温时溶碳量几乎等于零。

    因此其性能几乎和纯铁相同,其数值如下:  

    抗拉强度 180280MN/平方米

    屈服强度 100170MN/平方米

    延伸率 30--50%

    断面收缩率 70--80%  

    冲击韧性 160200J/平方厘米

    硬度 HB 5080  

    由此可见,铁素体的强度、硬度不高,但具有良好的塑性与韧性。  

    铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边形晶粒组织,有时由于各晶粒位向不同,受腐蚀程度略有差异,因而稍显明暗不同。  

    铁素体在770℃以下具有铁磁性,在770℃以上则失去铁磁性。

    (铁素体的居里点为770℃)  

     

    奥氏体不锈钢:      

    定义:在使用状态基体组织为稳定的奥氏体的不锈钢。具有很高的耐蚀性,良好的冷加工性和良好的韧性、塑性、焊接性和无磁性,但一般强度较低。  

    奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr18%Ni 8%~10%C0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名18Cr-8Ni钢和在此基础上增加CrNi含量并加入MoCuSiNbTi等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入SCaSeTe等元素,则具有良好的易切削性。   

    此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有MoCu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含TiNi,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。       

     

     

    18-8型不锈钢的成分基础上演变,主要有以下几方面的重要发展:

    1) Mo改善点蚀和耐缝隙腐蚀

    2) C或加TiNb,减少晶间腐蚀倾向

    3) NiCr改善高温抗氧化性和强度

    4) Ni改善抗应力腐蚀性能.  

    5) SSe改善切削性和构件表面精度.  

     

    牌号对比  

    GB(中国) ASTM(美国) JIS(日本) DIN(德国)
    1Cr17Ni7 301 SUS301 X 12CrNi177
    1Cr18Ni9 302 SUS302 X 12CrNi188
    1Cr18Ni10 303 SUS303 X 12CrNiS188
    0Cr18Ni9 304 SUS304 X 5CrNi189
    00Cr19Ni10 304L SUS304L X 2CrNi189
    0Cr17Ni12Mo2 316 SUS316 X 5CrNiMo1810
    00Cr17Ni14Mo2 316L SUS316L X 2CrNiMo1810
    0Cr18Ni10Ti 321 SUS321 X 10CrNiTi189
    0Cr19Ni13Mo3 317 SUS317 X   2CrNiMo1816

        

    马氏体不锈钢:   

    定义:铬含量不低于12%(一般在12%~18%),碳含量较高,使用态组织为马氏体的不锈钢。 通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。      

    标准的马氏体不锈钢是:403410414416416(Se)420431440A440B440C型,这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”,其范围是从11.518%,铬含量愈高的钢材需碳含量愈高,以确保在热处理期间马氏体的形成,上述三种440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用,且440型成份的熔填金属不易取得。  

       

    在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能:  

    1.加入0.07%SSe改善切削加工性能,例如1Cr13S4Cr13Se

    2.加入约1%Mo0.1% V,可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性;

    3.加入约1Mo-1W-0.2V,可以提高1Cr132Cr13钢的热强性。      

     

    马氏体不锈钢与调制钢一样,可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似:当硬度升高时,抗拉强度及屈服强度升高,而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量,而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬,又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中,碳含量越低,则耐蚀性越高。而在1Cr132Cr133Cr134Cr13四种钢中,其耐蚀性与强度的顺序恰好相反。

     

    双相不锈钢:     

    定义:基体组织主要由奥氏体、铁素体或马氏体中任何两相所组成的不锈钢。但通常特指奥氏体---铁素体型双相不锈钢。     

    所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半,一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%Ni含量在3%~10%。有些钢还含有MoCuNbTiN等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。     

    由于两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点,它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起。

     

    双相不锈钢有以下性能特点:    

    1)含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°C以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂,在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向,而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。    

    2)含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值 (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%)时,双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI 316L相当。含25%Cr的,尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。    

    3)具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下,适用于制作泵、阀等动力设备。    

    4)综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度,屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25%,韧性值AKV型槽口)在100J以上。

    5)可焊性良好,热裂倾向小,一般焊前不需预热,焊后不需热处理,可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。   

    6)含低铬(18%Cr)的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽,抗力小,可不经过锻造,直接轧制开坯生产钢板。含高铬(25%Cr)的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难,可以生产板、管和丝等产品。   

    7)冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大,在管、板承受变形初期,需施加较大应力才能变形。   

    8)与奥氏体不锈钢相比,导热系数大,线膨胀系数小,适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯,换热效率比奥氏体不锈钢高。   

    9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向,不宜用在高于300°C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低,σ等脆性相的危害性也愈小。  

    10)双相不锈钢具有良好的低温冲击韧性。

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