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各元素对奥氏体不锈钢组织和性能的影响详解

此文档一共13页,部分内容摘录如下:

碳在奥氏体不锈钢中是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳间隙固溶于奥氏体中,通过固溶强化可显著提高奥氏体的强度(图 1),但是碳在奥氏体中常被视为有害元素,这主要是由于在一些使用或加工过程中,如经450- 850℃加热或焊接,碳会与钢中的铬形成高铬的Cr23C6,导致局部铬的贫化,使钢的耐蚀性能,特别是耐晶间腐蚀性能下降。碳还增大铬镍奥氏体不锈钢的点蚀倾向。20世纪60年代以来不断开发出的新型奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或 0.02%的超低碳不锈钢。随着碳含量的降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量小于0.02%时才具有十分明显的效果。

铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素,在介质的作用下,铬能促进钢的钝化使之具有不锈性和耐蚀性。早期的研究工作表明,在铬镍奥氏体不锈钢中,碳含量为0.1%,铬含量为18% 时,自1100℃速冷,能在室温获得单一介稳定奥氏体组织所需的镍含量最低值约为 8%。因此,常用的18Cr-8M型奥氏体不锈钢是铬、镍配比最为适宜的一种钢。在奥氏体不锈钢中,随着铬含量的增加,σ相形成的倾向加大,当钢中含有钼时,铬含量的增加还会促进χ相的形成。这些金属间化合物的析出显著降低钢的塑性和韧性,而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性。奥氏体不锈钢中铬含量的提高将降低马氏体转变温度Ms,从而提高奥氏体的稳定性。因此,铬含量超过20%的高铬奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难出现马氏体组织。

一般而言,只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有铁素体的生成,仅提高铬含量不会对钢的力学性能有明显的影响。铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是其耐蚀性;提高钢的抗氧化性介质和耐酸性氯化物介质的性能;在镍、钼、铜的复合作用下,铬提高耐一些还原性介质、有机酸、尿素和碱介质的性能;铬还提高钢耐晶间腐蚀、耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀及耐某些条件下应力腐蚀的性能。    图2为铬对 Fe-Cr- 1ONi奥氏体不锈钢在氧化性介质中耐蚀性的影响。在 65%沸腾的硝酸中,随铬含量的提高,Cr-Ni钢的耐蚀性急剧增加的临界铬含量约 为 12%,而具有最低稳定的腐蚀速率的最佳铬含量应为 18%。

碳在奥氏体不锈钢中是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳间隙固溶于奥氏体中,通过固溶强化可显著提高奥氏体的强度(图 1),但是碳在奥氏体中常被视为有害元素,这主要是由于在一些使用或加工过程中,如经450-

850℃加热或焊接,碳会与钢中的铬形成高铬的Cr23C6,导致局部铬的贫化,使钢的耐蚀性能,特别是耐晶间腐蚀性能下降。碳还增大铬镍奥氏体不锈钢的点蚀倾向。20世纪60年代以来不断开发出的新型奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或 0.02%的超低碳不锈钢。随着碳含量的降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量小于0.02%时才具有十分明显的效果。


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