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(bu)銹鋼(gang)的(de)發展很快,為(wei)了適應(ying)不(bu)同條(tiao)件的(de)需要,在(zai)18-8鋼(gang)的(de)基礎上,改變(bian)碳的(de)含量或添加其他合金元素(su),賦予了這類不(bu)銹鋼(gang)更優良的(de)性(xing)能。
1. 降低碳的(de)(de)含量或(huo)加入(ru)鈦、鈮元素,可提高(gao)耐晶間腐(fu)蝕(shi)性能,鈦或(huo)鈮的(de)(de)加入(ru)量有(you)一定的(de)(de)要(yao)求,見本書第(di)一章第(di)二節的(de)(de)內容。鈦加入(ru)量及Ti/C比(bi)與晶間腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)關(guan)系見圖(tu)3-1。
2. 加入鉬(mu)(mu)、元素(su)可提高在硫酸中的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)。鉬(mu)(mu)及銅對18-8 鋼(gang)在硫酸中耐(nai)腐蝕性(xing)的(de)影響分別見圖3-2和圖3-3。
18-8鋼(gang)加入1.5%~4%的鉬,還可(ke)提高(gao)在各種有機酸(suan)、硫酸(suan)鹽、漂白粉等介質中(zhong)的耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng),但(dan)加鉬的不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)適合在硝酸(suan)中(zhong)使用(yong)。在奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)加入鉬量(liang)過高(gao)時,可(ke)能(neng)(neng)會因出(chu)(chu)現較多量(liang)的δ-鐵素(su)體(ti)和σ相而引起脆性(xing)及晶(jing)間腐(fu)蝕性(xing)降低(di),特別是經過敏化處理時,高(gao)鉬的不(bu)利作用(yong)更(geng)突出(chu)(chu),見(jian)圖3-2中(zhong)的線2。
銅(tong)加入鉻(ge)-鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong),會(hui)提高在硫酸中(zhong)(zhong)的(de)耐腐蝕(shi)性,但加入某些鉻(ge)-錳(meng)-氮不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)時,可(ke)能會(hui)使產生晶間腐蝕(shi)的(de)敏化溫度范圍擴(kuo)大,出現晶間腐蝕(shi)的(de)敏化時間縮短,而產生不利(li)影響(xiang),在熱處理或使用(yong)時應予以注(zhu)意。
3. 加(jia)入(ru)硅并(bing)提高鉻、鎳(nie)等元(yuan)素的含量(liang),可(ke)高不(bu)銹鋼在濃硝酸中的耐腐(fu)蝕(shi)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304不銹鋼和316LN不銹鋼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。316L不銹鋼抗點蝕能力遠高于304不銹鋼。
5. 錳和氮可以取代(dai)鉻-鎳奧氏體不銹鋼中的(de)鎳,以節約(yue)稀(xi)有貴重(zhong)金屬鎳。
6. 奧氏體不銹鋼大幅度降低碳的(de)含(han)量(liang)(liang),嚴格限制鉭(tan)(Ta)、鈷的(de)含(han)量(liang)(liang),可改變(bian)原子(zi)核性質,而應用于(yu)原子(zi)能工業(ye)。加入某些合金(jin)元素(su)時,考慮元素(su)對組織的(de)穩定作用,在鉻(ge)、鎳的(de)含(han)量(liang)(liang)上(shang)允許做適當(dang)的(de)調整。
對于(yu)鉻-鎳奧氏體不銹鋼,在含(han)有其他合金(jin)元素時,為保證鋼的(de)組織(zhi)(zhi)是(shi)完全奧氏體組織(zhi)(zhi),鎳的(de)含(han)量應不小(xiao)于(yu)下列經驗公式所給出的(de)數(shu)值(zhi):Ni≥1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2。
式中各元(yuan)素符(fu)號分別表示該元(yuan)素在鋼中的(de)(de)質(zhi)量百分數(shu)含(han)量。當鋼中鎳的(de)(de)含(han)量低于按(an)此公式的(de)(de)計算值時,則鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)不(bu)完全是奧氏體(ti),可(ke)能還有一定量的(de)(de)δ-鐵素體(ti)。此公式適用于自高溫快速(su)冷卻鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)。
對于(yu)以錳(meng)(meng)、氮代鎳(nie)的(de)Cr-Mn-Ni-N奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang),當錳(meng)(meng)含(han)量(liang)在5%~14%范圍時(shi),為保證在1150℃時(shi)能(neng)具有(you)完全(quan)奧(ao)氏(shi)(shi)體組織,所(suo)需要的(de)碳加氮的(de)最小含(han)量(liang)應滿(man)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(su)符號(hao)分別(bie)表示該元素(su)在鋼中的質(zhi)量(liang)百分數含量(liang)。在18-8鋼基(ji)礎上,奧氏體不銹鋼的發展(zhan)變化過(guo)程見圖3-4。
圖3-4除顯示了奧氏體不銹鋼(gang)外,還顯示了在奧氏體不銹鋼(gang)基礎上,通過調整鉻、鎳含量或加入其他合金(jin)元素后演變而來的部(bu)分耐腐蝕(shi)合金(jin)和(he)沉(chen)淀硬化不銹鋼(gang)。
我國(guo)標準中,奧氏體不銹鋼棒材、鍛材和鑄材的部分牌號(hao)及化學成分見(jian)表(biao)3-1。