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常见不锈钢的特性和用途 301 经加工有高的强度,用于铁道车辆、传送带螺栓、螺母,与304相比,Cr、Ni含量较少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。 列车、航空器、传送带、车辆、弹簧、筛网。 304 作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐腐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等加工性能好,无热处理硬化现象(无磁性,使用温度-196℃-800℃)。 家庭用品,汽车配件,医疗器具,建材、化学食品工业,农业,船舶部件。 304L 作为低C的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304钢相似,但在焊接后或者应力后,其抗晶间腐蚀能力;在未进行热处理情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃-800℃。 应用于抗晶间腐蚀性要求高的化学、煤碳、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件。 321 在304钢中添加Ti元素来防止晶间腐蚀;适用于在430℃-900℃温度下使用。 使用广泛,适用于化工、原子能工业、汽车配件等。 316 因添加Mo,故其耐腐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用,加工硬化性优(无磁性)海水里使用设备、化学染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设备,绳索等 316L 作为316的低C系列,除与316钢相同的特性外,其抗晶间腐蚀性优。316钢的用途中,对抗晶间腐蚀性有特别的要求的产品 309S耐腐蚀性能要比304好的多,但实际上多作为耐热钢使用。 310S不锈钢板抗氧化性比309S好,但实际上多作为耐热钢使用。
不锈钢有一个基本元素,即它们都含铬。在含量大约为12%时,该元素通过自发形成一种稳定的、透明的钝化膜来延缓腐蚀。较高的合金含量可通过强化薄膜和快速自我修复薄膜来提高抗腐蚀性。商业品牌的不锈钢铬含量上限约为30%。 图所示为某一含碳量下的铬一铁双合金相图。所谓的γ环区(奥氏体)是在铬含量约为11-13%情况下产生的。如果其它奥氏体形成元素增加的话,铬含量可扩大至约16-18% 。特别应该注意的是碳、氮和镍的影响,它们可扩大稳定奥氏体的范围。图5表明了碳和氮元素的加入对边界移动的影响。 如果不锈钢在加热和冷却过程中通过γ相区。它经过铁素体——奥氏体——马氏体转变,而称为马氏体不锈钢,一般这样的不锈钢是磁性的类似铁并且可以通过热处理使其硬化。 另一方面,含铬17%的合金(很少甚至没有奥氏体形成元素)位于γ环的外边,保留了铁素体结构,但通过热处理不能使其硬化。也有磁性(由于铁素体结构)称之为铁素体不锈钢,铁素体不锈钢在所有温度下为一同相。
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不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。 常见的一种分类方法-不锈钢按其组织特征分为:奥氏体型、奥氏体-铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。 奥氏体型钢(A):主要合金元素为铬和镍,其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织,加热无相变,无铁磁性。这类钢韧性高,脆性转变温度低,具有良好的耐蚀性和高温强度,较好的抗氧化性,良好的压力加工和焊接性能,但屈服强度较低,且不能采用热处理方法强化。 铁素体型钢(F):主要合金元素为铬,其含量通常等于大于13%,不含镍,有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变,且存在加热晶粒长大不可逆性,不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性,可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力,并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高,加热后对晶间腐蚀也较为敏感。 奥氏体-铁素体型钢(双相不锈钢)(A-F):在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍,可焊性良好,韧性较高,应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。 马氏体型钢(M):主要合金元素是铬,其含量13%以上,含碳量较高,热处理时有相变,可采用热处理方法强化。淬透性较高,含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用,有较高的强度、硬度和耐磨性。 沉淀硬化型钢(PH):经沉淀硬化热处理后具有高的强度,耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体不锈钢板。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3两种不锈钢的耐蚀性很相近,在湿汽、盐雾及海洋大气中抗锈性均很好,在很多种有机和无机的化学介质、食品及消毒液中,其耐蚀性均良好,对硝酸耐蚀性较好,对硫酸只在较小程度上耐蚀,而不耐盐酸及其他卤化物酸的腐蚀。在三种代表性的腐蚀环境中0Cr18Ni9钢和0Cr18Ni9Cu3钢耐蚀性的对比列于表4-53,可看出两者的耐蚀性基本相当。 0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3钢的耐蚀性,mm/a 实验条件 65%HNO3沸48h 5% H2SO4,沸48h 1%HCL,沸,48h 0Cr18Ni9Cu3 0.45 5.5 4.3 0Cr18Ni9 0.30-0.60 3.0-15.0 3.0-10.0 由于这两种不锈钢碳含量较高,故当其在450-900℃温度区间内加热或缓慢冷却通过该温度区间时,铬的碳化物就会沿晶界析出,导致耐晶间腐蚀性能下降。因此在设备制造和应用中应尽力避免这种情况。实在无法避免时,需视使用条件酌情再度固溶处理,以恢复材料良好的耐蚀性。