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不锈钢的金相组织
作者: 发布日期:2017-06-12 关注次数:15 二维码分享

(一)不同元素对不锈钢组织和相的影响 

对于马氏体型铬不锈钢来说,对组织产生主要影响的元素有铬、碳和钼;对马氏体型铬镍不锈钢来说,产生主要影响的元素有镍、钼、铝、钴、氮和钛等。 马氏体型铬镍不锈钢中由于所含的铬与碳发生交互的作用,使其在高温下形成稳定的r相区和稳定的a+r相区。碳量的增加可使r相区得到扩大,但是随着铬含量的增加碳的溶解极限下降。马氏体型铬镍不锈钢中添加镍解决了马氏体型不锈钢为提高其耐蚀性以牺牲钢的硬度为代价的问题。但是其中的镍含量不易过高,否则由于镍扩大奥氏体相区和降低Ms温度而使不锈钢变成奥氏体型不锈钢,从而完全丧失淬火能力。 

成都不锈钢加工提醒,影响铁素体型不锈钢组织的元素主要有铬、钼、碳、氮和镍,另外有一些铁素体型不锈钢中还添加有钛、铌和铜等元素,对组织也有一定的影响。其中添加铬和钼的主要的目的是加速和促进“相和”相的形成和沉淀,使铁素体晶粒更加粗大。 

影响奥氏体型不锈钢组织的主要元素有碳、铬、镍、钼、氮、铜、硅和锰等,有时在生产易切削不锈钢时,也将硫作为添加元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素,其形成奥氏体的能力远高于镍许多倍。碳在奥氏体型不锈钢中是有用元素,但同时也是有害元素,一方面由于碳作为一种间隙元素可通过固溶强化显著提高奥氏体型不锈钢的强度,同时也可提高高浓度氯化物腐蚀介质中的耐蚀能力;但另一方面由于碳在某些条件下生成Cr23C6,使得耐腐蚀性能显著下降。铬在奥氏体型不锈钢中的作用与其在铁素体型不锈钢中作用基本相同。 

影响比相不锈钢组织的主要元素有镍、氮、锰、铬、钼、硅和钨等。镍在α+r双相不锈钢中能扩大r相区。有关资料指出,镍的添加还能促成形成σ(x)相,增加脆化敏感性并有使脆化敏感温度向高温方向移动的倾向,也将使马氏体相变温度降低,改善双相不锈钢的冷加工性能。 


(二)相及相变 

热处理是不锈钢生产和加工过程中以及最终产品加工过程中重要的工序。对于马氏体型不锈钢,通常进行淬火—回火热处理。对于铁素体型不锈钢,需进行恢复由于加工引起的应硬化和焊接部位回火后恢复韧性的热处理,通常是高温加热后进行空冷的退火热处理。对于奥氏体型不锈钢,根据使用目的需要进行固溶处理、稳定化处理、消除应力退火和时效处理等。 


通过进行热处理来控制不锈钢的金相组织时,可采用相变和恢复、再结晶等形式来实现。相变的内涵可以说有以下3种情况,即结构的变化、组成的变化和其规律性的变化告示。在不锈钢发生的相变中最常见的马氏体相变就是其结构发生变化的一种形式,而所发生的其他的相变均为扩散相变。 


马氏体型不锈钢 

马氏体型不锈钢有良好的淬火性能,即使是截面积很大的工件,也可在空冷条件下实现淬火硬化。为比较马氏体型不锈钢与其他碳含量相同的碳素钢、合金钢的淬火性能,用等温相变曲线进行了分析。结果表明其珠光体相变时间延迟,曲线鼻部的温度上升。其中镍使珠光体相变明显推迟,只需添加1%即可大大改善淬火性能,但回火过程则需要相当长的时间。 


马氏体型不锈钢中的合金元素可改变钢的Ms点。其中碳的影响尤为显著,碳的浓度高时Ms点向低温方向移动,易生成残留奥氏体。以13%Cr钢为例,在淬火加絷温度为1180℃时,在碳含量大于0.80%的情况下Ms点降至室温以下。生成物为过冷奥氏体相组织。但由于也随之生成了残留奥氏体,因此淬火硬度也下降了,对于高碳马氏体型不锈钢来说,为避免该现象的发生和残留奥氏体相变引起的尺寸变化,需在粹火后通过进行低温处理来尽量减少残留奥氏体的存在。 


对于马氏体型不锈钢,进行淬火处理后还需进行回火处理。一般将这两者连在一起统称为淬火回火处理。进行回火处理是将由奥氏体相的相变得到的马氏体进行回火,其目的是为改善马氏体型不锈钢的拉伸性能和得到高的持久强度和屈强比。回火后在其基体中过饱和固溶的碳形成碳化物析出,且随时间的延长逐渐形成稳定相。是采用低温回火还是采用高温回火,依成分和使用目的而异。低碳马氏体型不锈钢在440-540℃进行回火时显著变脆,发生常说的二次硬化。由于此问题的产生不是夹杂元素的偏析等原因造成的,因此为同时照顾到韧性、拉伸性能和耐应力腐蚀性能,应尽可能在高温下进行回火,也可通过添加钼、钨和钒等元素来改善性能。

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