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不锈钢的分类、主要成分及机械工艺性能比较

发布时间:2019-07-15 08:45        编辑:钢格板        点击次数:

不锈钢分类 大概成分(%) 淬火性 耐蚀性 加工性 可焊接性 磁性

  C Cr Ni

  铁素体系 0.35以下 16-27 - 无 佳 尚佳 尚可 有

  马氏体系 1.20以下 11-15 - 自硬性 可 可 不可 有

  奥氏体系 0.25以下 16以上 7以上 无 优 优 优 无

  以上分类仅是按钢的基体组织分的,工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外,还有马氏体—铁素体,奥氏体—铁素体,奥氏体—马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及具有马氏体—碳化物组织的沉淀硬化不锈钢。

  2-1.铁素体钢

  含铬大于14%的低碳铬不锈钢,含铬大干27%的任何含碳量的铬不锈钢,以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、钨、钒等元素的不锈钢,化学成分中形成铁素体的元素占绝对优势,基体组织为铁素。这类钢在淬火(固溶)状态下的组织为铁素体,退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。

  2-2.铁素体—马氏体钢

  这类钢在高温时为y+a(或δ)两相状态,快冷时发生y-M转变,铁素体仍被保留,常温组织为马氏体和铁素体,由于成分及加热温度的不同,组织中的铁素体量可在百分之几至几十的范围内变化。0Crl3钢,lCrl3钢,铬偏上限而碳偏下限的2Cr13钢,Cr17Ni2钢,Cr17wn4钢,以及在ICrl3钢基础上发展起来的许多改型12%铬热强钢(这类钢也叫做耐热不锈钢)中的许多钢号,如Cr11MoV,Cr12WMoV,Crl2W4MoV,18Crl2WMoVNb等均属干这一类。

  铁素体—马氏体钢可以部分地接受淬火强化,故可获得较高的机械性能。但它们的机械性能与工艺性能在很大程度上受组织中铁素体的含量及分布形态的影响。这类钢按成分中的含铬量分属12~14%与15~18%两个系列。前者具有抵抗大气及弱腐蚀性介质的能力,并且具有良好的减震性及较小的线膨胀系数;后者的耐腐蚀性能与相同含铬量的铁素体耐酸钢相当,但在一定程度上也保留着高铬铁素体钢的某些缺点。

  2-3.马氏体钢

  这类钢在正常淬火温度下处在y相区,但它们的y相仅在高温时稳定,M点一般在3OO℃左右,故冷却时转变为马氏体。这类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%铬热强钢,如13Cr14NiWVBA,Cr11Ni2MoWVB钢等。马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能,均和含铬12~14%的铁素体-马氏体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体,机械性能比上述钢要高,但热处理时的过热敏感性较低。

  2-4.马氏体—碳化物钢

  Fe-C合金的并析点的含碳为0.83%,在不锈钢中由于铬使S点左移,含12%铬和大于0.4%碳的钢(图11-3),以及含18%铬和大于0.3%碳的钢(图卜)3)均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热,次生碳化物不能完全溶于奥氏体,因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。

  属于这一类的不锈钢牌号不多,却是一些含碳比较高的不锈钢,如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo钢等,含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火,也可能出现这样的组织。由于含碳量高,上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬,但其耐腐蚀性能仅与含12~14%锗的不锈钢相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。

  2-5.奥氏体钢

  这类钢含有较多扩大y区和稳定奥氏体的元素,在高温时为均为y相,冷却时由于Ms点在室温以下,所以在常温下具有奥氏体组织。 18-8, 18-12、25-20、20-25Mo等铬镍不锈钢,以锰代替部分镍并加氮的低镍不锈钢如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,

  Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti钢等均属于这一类。

  奥氏体不锈钢具有前已述及的许多优点,虽然机械性能也比较低,和铁素体不锈钢—样不能热处理强化,但可以通过冷加工变形的方法,利用加工硬化作用提高它们的强度。 这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感,需通过适当地合金添加剂及工艺措施消除。

  2-6.奥氏体—铁素体钢

  这类钢因扩大y区和稳定奥氏体元素的作用程度,不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织,因此为奥氏体-铁素体复相状态,其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。

  属于这一类的不锈钢很多,如低碳的18-8铬镍钢,加钛、铌、钼的18-8铬镍钢,特别是在铸钢的组织中均可见到铁素体,此外含铬大于14~15%而碳低于0.2%的铬锰不锈钢(如Cr17Mnll),以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较,这类钢的优点很多,如屈服强度较高,抗晶间腐蚀的能力较高,应力腐蚀的敏感性低,焊接时产生热裂纹的倾向小,铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差,点腐蚀倾向较大,易产生c相脆性,在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。

  2-7.奥氏钵—马氏体钢

  这类钢的Ms点低于室温,固溶处理以后为奥氏体组织,易于成形和焊接。通常可用两种工艺方法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700~800度加热,奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳定状态,Ms点升高至室温以上,冷却时转变为马氏体;二是固溶处理以后直接冷却至Ms与Mf点之间,使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能,但固溶处理以后至深冷的间隔时间不宜过久,否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400~500度时效,使析出金属间化合物进—步强化。这类钢的典型钢号有17Cr一7Ni一A1、15Cr-9Ni-A1,17Cr—5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo一A1等等。这类钢也称为奥氏体-马氏体时效不锈钢,并因为实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外,还存在不同数量的铁素体,故也称为半奥氏体沉淀硬化不锈钢。

  这类钢是50年代后期发展和应用的新型不锈钢,它们总的特点是强度高(C可达100一150)及热强性好,但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出,因此耐腐蚀性能比标

  准的奥氏体不锈钢要低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其他性能(如非磁性)的情况下获得的,目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹生产方面,一般机械制造中应用尚不普遍,并且在分类上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列。

  专家特别强调,用“吸铁石”辨别不锈钢真假、判断不锈钢质量高低是非常错误的,舆论界这样宣传会误导消费者,同时对我国不锈钢行业发展也是不利的。

  长期以来,由于我国使用的无磁奥氏体不锈钢(又称300系列不锈钢)比例很大,使人们产生了所有不锈钢都无磁的错觉。这也是造成目前市场上部分不符合国际、国内标准的、耐锈性和耐腐蚀性能很差的铬锰系奥氏体不锈钢(又称200系列不锈钢)以次充好、以假乱真的原因之一。这部分不锈钢,比国际、国内标准降低了铬含量,降低了镍含量,增加了锰含量,确实没有了磁性,但由于低铬高锰,降低了耐蚀性能,质量是很差的。如果用到工业领域是会造成重大损失的。

  近几年随着我国不锈钢生产、消费量迅速发展,我国的不锈钢行业组织根据我国的资源条件,正在大力推广生产、使用有磁性的铁素体不锈钢(又称400系列不锈钢)。这种不锈钢不含贵重金属镍,成本较低,性能优良,在电子产品、建筑屋顶和装饰、汽车排汽系统、家用电器(洗衣机内筒、微波炉内胆、热水器、油烟机等)、集装箱、户外水箱等方面具有非常广泛的用途。

  如果我们拿上吸铁石到市场上去辨别不锈钢产品,很有可能把价格比200系列低,质量比200系列优良的有磁性的400系列不锈钢产品误以为是假冒伪劣产品而拒之门外,而买回来的正好可能是无磁的、耐蚀性能差的部分200系列不锈钢劣质产品。

  信誉好、产品质量高的厂家,产品上都标有产品的成分或者采用的标准,普通消费者可以据此鉴别不锈钢产品质量的高低。确保产品质量的根本措施还在于生产企业要按国家或国际标准组织生产;建议国家质检、工商等部门严格执法,打击假冒伪劣行为;在产品生产的各个环节,所有企业在产品上都要标明不锈钢产品的成分标志或采用的标准,以便消费者识别。

  当然也希望舆论界能正确宣传、及时的监督,这也是十分重要的,对此我们不锈钢行业是非常欢迎的,不锈钢锅中含有一种叫镍的物质,其含量越高,质量就越好。正规厂家的产品都打有代号。如13—0、18—8,前面数字表示含铬,后面表示含镍;如锅上没有打印代号,就不含镍,属不锈铁制品。

  不锈钢的好坏是不能用肉眼好出来的,一般只能拿去化验,不锈钢若加铬则可磁吸,只是导磁率问题而已,奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体型是有磁性。

  消费者李先生近日到工商分局申诉称,上月他在某超市买一标称高级不锈钢的小碗,但后来发现此碗能被吸铁石吸住,因此怀疑是铁碗冒充的,要求商家退货。该商品送检后,质量监督检验所的检验结论让李先生感到意外,该碗是不锈钢的。质检人员介绍,不锈钢有无磁性取决于其化学成分、组织状态和加工后的状态,判断标准应以磁导率的大小为依据。含铬不锈钢易被磁铁吸住,所以,不锈钢是真是假,吸铁石不是“裁判”。

  磁性是否是辨别不锈钢的标准,人们常以磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣真假。不吸无磁,认为是好的,反之,则认为是冒牌假货。其实,这是一种不切实际的辨别方法。日前,经营不锈钢防盗窗已有十余年的李先生向记者透露,依靠传统的是否有磁性来判别不锈钢的方法,很有可能吃亏。

  据他介绍,不锈钢种类繁多,常温下按组织结构可分为奥氏体型和马氏体或铁素体型。奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体型是有磁性。然而,也并不一定如此。如通常用作装修管板的奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁性的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,这不能认为是冒牌或不合格。另外304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性就越大。相反,质量次一点的200系列不锈钢,很有可能不带磁性,由此判定它是货真价实的不锈钢,就大错特错了。

  一般是201 202 304 316 这些 202和304用的较多

  316和317不锈钢(317不锈钢的性能见后)是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境。

  316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。

  耐腐蚀性

  耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。

  耐热性

  在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。

  热处理

  在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。

  焊接

  316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢,不需要进行焊后退火处理。

  304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。

  301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。

  302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。

  302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。

  303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。

  304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。

  304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。

  305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。

  308 不锈钢用于制作焊条。

  309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性.

  316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。

  321、347及348 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。

  不锈钢也会生锈

  不锈钢在一定的条件下也会生锈的,不锈钢具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。如304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗锈蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量盐份的海雾中,很快就会生锈了;而316钢管则表现良好。因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境下都能耐腐蚀, 不生锈的。

  日常生活中多见的有如下几种:

  不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因,这种薄膜遭到了不断地破坏,空气或液体中氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断地锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:

  1、不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。

  2、不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等),在有水氧情况下,构成有机酸,长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。

  3、不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅),引起局部腐蚀。

  4、在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。

  所以,为确保金属表面永久光亮,不被锈蚀:

  1、必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗,去除附着物,消除引发修饰的外界因素。

  2、海边地区要使用316材质不锈钢,316材质能抵抗海水腐蚀。

  3、市场上有些不锈钢管化学成分不能符合相应国家标准,达不到304 材质要求。因此也会引起生锈,这就需要用户认真选择有信誉厂家的产品。