不銹鋼化學(xué)成分分類方法

　　不銹鋼按化學(xué)成分分類

　　各種不銹鋼中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它們對鋼的組織有不同的影響，cr、Mo、Ti、Nb本身具有體心立方(bcc：)晶格結(jié)構(gòu)，加入鋼中使占α—Fe體心立方晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而是縮小γ區(qū)的元素，使A3上升，A4下降，

　　見圖1.8(b)。在Fe—Cr合金中，Cr含量大于13％時就不出現(xiàn)高溫γ相區(qū)了。高鉻不銹鋼如crl7，Cr25是屬于鐵素體不銹鋼，從高溫到室溫具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，只有鐵素體單相。鉬、鈦、鈮等加入都縮小7相區(qū)，使鐵素體含量增加。所以稱鉻、鉬、鈦、鈮等

　　為鐵素體形成元素。

　　鎳、錳、銅等元素本身具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)，加入鋼中使A3下降、A4上升，擴大γ相區(qū)，并且穩(wěn)定γ一Fe，使高溫面心立方晶格結(jié)構(gòu)的奧氏體能夠穩(wěn)定到室溫，沒有相變產(chǎn)生。但銅的作用比鎳、錳小得多，鎳、錳在一定溫度范圍內(nèi)可與γ一Fe無限互溶。

　　(1)Fe—Cr不銹鋼

　　不銹鋼的基本金相組織可用Fe—Cr系列狀態(tài)圖表示，如圖1—8所示。在800～1200~C之間，在所謂的γ環(huán)形圈內(nèi)，是以奧氏體相(7)存在。7相急劇冷卻時，則變態(tài)為馬氏體相。在γ環(huán)形圈外側(cè)，從高溫到常溫以穩(wěn)定的鐵素體相(α)存在。馬氏體系列不銹鋼、鐵素體系列不銹鋼就是含有這些金相組織的不銹鋼。所以Fe—Cr系列不銹鋼一般不是馬氏體不銹鋼，就是鐵素體不銹鋼。

　　圖1-8Fe-Cr系列二元相圖

　　從圖1—8中可以看出，除了在一定濃度、溫度范圍形成。相外，在相當(dāng)大的鉻含量范圍內(nèi)形成a相(鐵素體)。仔細(xì)分析Fe一Cr相圖的左側(cè)部分，在鉻含量小于8％時，隨鉻量的增多，A4點降低，A3點也降低；鉻含量大于8％時，隨鉻量的增多，A3點升高，A4點降低，從而在鉻含量小于12.5％的范圍內(nèi)形成封閉的γ圈。這表明，鉻含量大于12.5％的Fe—Cr合金，就不再出現(xiàn)γ相。因而，高鉻不銹鋼，如Crl7、Cr25、Cr28等，都是鐵素體不銹鋼，這些鋼從高溫到室溫都是體心立方(bcc)點陣，即不論加熱和冷卻都不發(fā)生α=γ相變。

　　(2)Fe—Cr-Ni—Mn不銹鋼

　　從冶金觀點來說，奧氏體組織無論對鋼廠還是對加工制造廠都是他們所希望和需要的組織結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中，可以使用其他奧氏體形成元素，如錳、氮、銅等來部分地代替鎳以保持其奧氏體組織。在由于鎳的供應(yīng)短缺的情況下，這種200類型的節(jié)鎳型鋼得到

　　第1章不銹鋼概述

　　了極大的發(fā)展。這類鋼在卡車、拖車、汽車以及軌道交通等的制造中得到大量應(yīng)用。

　　FmCr—Mn三元系中，既有縮小δ相區(qū)的元素Cr，又有擴大γ相區(qū)的元素Ni或Mn，在這種情況下，不銹鋼的組織就要由給定成分的合金在Fe—Cr—Mn相圖中的位置來確定。例如，在Fe—Cr—Mn三元相圖的1000~等溫截面上(圖1—9)可以看出，Mn擴大δ相區(qū)的能力比Ni小，含錳的奧氏體溶解促成鐵素體的元素Cr的量最多只有14％。Crl7Mnl3鋼的成分示態(tài)點在γ+α兩相區(qū)；由于含錳奧氏體有足夠的穩(wěn)定性，在冷至室溫的過程中不發(fā)生相變，因而得到的是奧氏體加鐵素體的雙相組織。

　　在1955年，12Crl7Mn6Ni5N(201)型不銹鋼被AISI接納為標(biāo)準(zhǔn)成分。12Crl8Mn9Ni5N(202)型也被采用。

　　當(dāng)把兩種選擇的材料的各種性能進行比較時，就會發(fā)現(xiàn)200系列具有一些明顯的優(yōu)點。200系列合金較高的退火強度對某些用途是非常重要的，而且在生產(chǎn)和加工中也會發(fā)現(xiàn)許多優(yōu)點。除此之外，200系列不銹鋼的價格也比300系列的低。

　　(3)Fe—Cr—Ni

　　Fe—Cr—Ni系列狀態(tài)圖如圖1—9所示。Ni是穩(wěn)定奧氏體相(γ的元素，30％Ni將γ區(qū)擴大至5001450~區(qū)間內(nèi)。

　　Fe—Cr—Ni三元系中，既有縮小γ相區(qū)的元素Cr，又有擴大γ

　　相區(qū)的元素Ni或Mn，在這種情況下，不銹鋼的組織就要由給定成分的合金在Fe_Cr-Ni相圖中的位置來確定。例如，在Fe-Cr—Ni三元相圖的1100℃等溫截面上(圖1—10)，Crl8Ni8的成分示態(tài)點在γ相區(qū)，于是，這種成分的鋼快冷至室溫后，即可到單相奧氏體組織。

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