馬氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)一類(lei)(lei)可通過熱處理(淬火(huo)回火(huo))對其性(xing)能進行調整的(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),通俗地講是(shi)一類(lei)(lei)可硬化的(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),此類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)高(gao)的(de)(de)(de)(de)硬度、良好(hao)的(de)(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能和不銹(xiu)(xiu)性(xing),這些特(te)性(xing)決定(ding)了(le)此類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)必須(xu)具備兩個基本(ben)條件:其一,在(zai)平衡(heng)相(xiang)圖(tu)中(zhong)必須(xu)有(you)(you)奧氏體相(xiang)區(qu)存(cun)在(zai);其二(er),為(wei)使鋼(gang)(gang)(gang)形成耐(nai)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化膜,鉻含(han)量必須(xu)在(zai)10.5%以上。馬氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)淬火(huo)狀態下具有(you)(you)體心(xin)四方晶體結構(馬氏體),具有(you)(you)鐵磁性(xing),在(zai)較弱腐蝕(shi)(shi)環境中(zhong)具有(you)(you)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量可達18%,碳可以超(chao)過1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏體不銹鋼(gang),它是國際上通用的牌號,美國稱AISI410,法國RCC-M為Z10C-13、Z12C-13、日本稱SUS410、德國DIN標準中稱作X15Cr13。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼屬于半馬氏體型不銹鋼,經淬火的組織除馬氏體外,尚存在鐵素組織。經淬火和回火處理的1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有較高的強度、韌性,較好的耐蝕性和冷變形能力,具有良好的減振性能。通常該鋼在淬火和回火狀態下使用,回火為高溫回火和低溫回火,應避免在370~560℃的溫度回火,以確保鋼的良好性能。低溫回火可消除淬火過程中形成的內應力,高溫回火在保證其良好耐蝕性同時,可獲得優良的綜合力學性能。1Cr13、12Cr13主要用于對韌性要求較高和具有不銹性的受沖擊載荷的部件,如葉片、水壓機閥、緊固件、熱裂解抗硫腐蝕設備等,亦可制作在常溫條件耐弱腐蝕介質腐蝕的設備和部件。在反應堆中主要用于2、3級輔助泵傳動軸、蒸發器支撐件、控制棒驅動機構等。
一、化學(xue)成(cheng)分
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的化學成分列(lie)于表(biao)3-1,反應堆用的1Cr13、12Cr13 不(bu)銹(xiu)鋼的特殊規(gui)定也一(yi)并列(lie)入此(ci)表(biao)。
二、室溫(wen)力學性(xing)能
不(bu)同(tong)標準對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼的(de)室(shi)溫力學性能的(de)規定值見表3-2。實測(ce)數據見表3-3。奧氏體化溫度(du)和回火溫度(du)對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼室(shi)溫力學性能的(de)影響(xiang)見圖(tu)3-2。熱處理工藝制度(du)對(dui)不(bu)同(tong)溫度(du)下(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)鋼沖(chong)擊值的(de)影響(xiang)見表3-4。
三、疲(pi)勞和(he)斷裂
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼(gang)的室(shi)溫疲勞極限見表3-5,在指定存活率下的N-S曲線見圖3-3。試驗用鋼(gang)化學成分為0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試樣的熱處理工藝為:1050℃油(you)淬,720℃×2h空冷回水。
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹(xiu)鋼在NaCl中的疲勞行(xing)為見(jian)圖3-4。顯然環境的變化對其疲勞壽命產生(sheng)較大影(ying)響(xiang)。隨著 NaCl濃度增加,(1Cr13)410不(bu)銹(xiu)鋼的疲勞壽命縮短(duan),見(jian)圖3-5。
四、高溫瞬(shun)力學性能
不同(tong)熱處理條件(jian)下(xia)的(de)高(gao)溫瞬時(shi)力學性能見表3-6。隨(sui)回火溫度的(de)提(ti)高(gao)×強度下(xia)降而塑韌性明(ming)顯提(ti)高(gao),詳見表3-7。
五、持久和蠕變性能(neng)
數據見(jian)表(biao)3-8和(he)表(biao)3-9。最小蠕變速度和(he)應力(li)關系曲線見(jian)圖3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)持久強度(1030~1050℃油淬,750℃回火空冷)
六、高溫度疲勞(lao)和介質條(tiao)件的(de)影響
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的高溫(wen)(wen)疲勞數據和(he)介(jie)質(zhi)條件對其高溫(wen)(wen)疲勞性(xing)能的影響見(jian)表3-10和(he)表3-11。
七、抗氧(yang)化(hua)和(he)耐蝕性
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼出現強烈氧(yang)化開始(shi)溫(wen)度為750℃。抗(kang)氧(yang)化性(xing)(xing)能見表(biao)(biao)(biao)3-12。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有不銹性(xing)(xing),在(zai)室(shi)溫(wen)稀硝酸及弱有機酸中(zhong)也(ye)有一定耐蝕性(xing)(xing),在(zai)某些介(jie)質(zhi)中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)見表(biao)(biao)(biao)3-13。在(zai)反應堆環境中(zhong)的腐蝕見表(biao)(biao)(biao)3-14至表(biao)(biao)(biao)3-17。
八、熱處理及組織結構
臨界點(dian)(近(jin)似值):℃
等溫轉變(bian)曲(qu)線:0.10C-12.4 Cr的(de)1Cr13鋼,奧氏體化(hua)溫度為980℃的(de)等溫轉變(bian)曲(qu)線見圖3-7。
熱處理(li)工藝:(1Cr13)410不銹鋼的熱處理(li)工藝如下。
冶金(jin)廠通常以(yi)退火狀(zhuang)態(tai)交貨,以(yi)便(bian)最終用(yong)戶(hu)加工制造(zao)。在制造(zao)廠的最終熱處理為淬火并高溫回(hui)(hui)火,其組織為回(hui)(hui)火索氏體和(he)少量(liang)鐵素(su)體。回(hui)(hui)火溫度(du)的選擇視其使用(yong)要求而定(ding),可參閱圖3-2。
九、工藝性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的(de)冷(leng)塑性(xing)(xing)(xing)及深(shen)沖(chong)性(xing)(xing)(xing)、拋光性(xing)(xing)(xing)和切(qie)削加工(gong)(gong)性(xing)(xing)(xing)能良好,板(ban)材(cai)的(de)深(shen)沖(chong)度與(yu)其厚(hou)度有關,板(ban)材(cai)愈厚(hou)深(shen)沖(chong)度愈高。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的(de)熱加工(gong)(gong)溫度以850~1200℃為宜(yi),隨后需灰冷(leng)或(huo)砂冷(leng)。1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)具有良好的(de)焊(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)(xing)能,其焊(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)(xing)能與(yu)0Cr13相近,可(ke)采用(yong)0Cr13或(huo)奧107、奧207的(de)焊(han)(han)條焊(han)(han)接(jie),為防(fang)止焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)冷(leng)裂紋(wen),焊(han)(han)前應該(gai)(gai)預(yu)熱,預(yu)熱溫度為200~300℃,焊(han)(han)后經700~750℃熱處理(li)可(ke)獲得良好的(de)性(xing)(xing)(xing)能,選用(yong)奧氏體焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie),焊(han)(han)后可(ke)不(bu)進(jin)(jin)行(xing)熱處理(li)。應該(gai)(gai)強調(diao)的(de)是(shi),當焊(han)(han)后焊(han)(han)縫需進(jin)(jin)行(xing)機械加工(gong)(gong)時應進(jin)(jin)行(xing)退火處理(li)。
十、物理性能(neng)
1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼的物理性能見表3-18。
十(shi)一(yi)、應用(yong)
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼主(zhu)要(yao)用作抗弱腐(fu)蝕介質,并要(yao)求具有較高韌性及受沖(chong)擊(ji)負荷的(de)零部(bu)件(jian),如汽輪機葉片(pian)、水壓機閥、結構(gou)架、螺栓、螺帽等。在反應(ying)堆環境(jing)中,主(zhu)要(yao)用于2、3級輔助泵(beng)傳動(dong)軸、蒸發器支承件(jian)、控制棒驅(qu)動(dong)機構(gou)等。