大同不銹鋼有一個(gè)基本元素,即它們都含鉻。在含量大約為12%時(shí),該元素通過自發(fā)形成一種穩(wěn)定的、透明的鈍化膜來延緩腐蝕。較高的合金含量可通過強(qiáng)化薄膜和快速自我修復(fù)薄膜來提高抗腐蝕性。大同商業(yè)品牌的不銹鋼鉻含量上限約為30%。
圖所示為某一含碳量下的鉻一鐵雙合金相圖。所謂的γ環(huán)區(qū)(奧氏體)是在鉻含量約為11-13%情況下產(chǎn)生的。如果其它奧氏體形成元素增加的話,鉻含量可擴(kuò)大至約16-18% 。特別應(yīng)該注意的是碳、氮和鎳的影響,它們可擴(kuò)大穩(wěn)定奧氏體的范圍。圖5表明了碳和氮元素的加入對邊界移動的影響。
如果大同不銹鋼在加熱和冷卻過程中通過γ相區(qū)。它經(jīng)過鐵素體——奧氏體——馬氏體轉(zhuǎn)變,而稱為馬氏體不銹鋼,一般這樣的不銹鋼是磁性的類似鐵并且可以通過熱處理使其硬化。
另一方面,含鉻17%的合金(很少甚至沒有奧氏體形成元素)位于γ環(huán)的外邊,保留了鐵素體結(jié)構(gòu),但通過熱處理不能使其硬化。也有磁性(由于鐵素體結(jié)構(gòu))稱之為鐵素體不銹鋼,鐵素體不銹鋼在所有溫度下為一同相。
大同00Cr17Ti在800-860℃退火態(tài)(急冷)下,一般要求鋼的бb≥44/MPaδ5≥35% 。鋼的沖擊韌性一般雖不要求檢驗(yàn)。但當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)或5mm厚V型缺口試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),其沖擊值一般低于1×105J/m2。而當(dāng)采用1-2mm薄板疊加成非標(biāo)準(zhǔn)試樣(V型缺口)進(jìn)行同樣沖擊試驗(yàn)時(shí),則可獲得滿意的沖擊韌性。
耐腐蝕性能
00Cr17Ti的耐蝕性基本上與前述大同0Cr17Ti相同或稍優(yōu)。例如,在非常稀的鹽酸中,大同00Cr17Ti的耐蝕臨界濃度為0.1%,而0Cr17Ti為0.05% 。由于00Cr17Ti的耐蝕性不會低于0Cr17Ti,故在考慮00Cr17Ti的耐蝕性時(shí)可參閱0Cr17Ti的耐蝕性數(shù)據(jù)。試驗(yàn)指出,在很稀的(2%)沸騰甲酸中,00Cr17Ti的耐蝕性甚至優(yōu)于1Cr18Ni9Ti[前者腐蝕速度為0.030g/(m2•h),而后者為0.533g/(m2•h)]。試驗(yàn)還表明,由于00Cr17Ti鋼中碳、氮量較0Cr17Ti,1Cr17Ti為低,因而,其耐孔蝕和耐銹蝕的能力也較0Cr17Ti,1Cr17Ti有所提高。
冷、熱加工和熱處理工藝及焊接性能
此00Cr17Ti鋼的冷、熱加工性能和要求與0Cr17Ti鋼相同。熱處理工藝基本上也是退火后急冷(加熱溫度800-850℃)。由于碳、氮較低,故00Cr17Ti可焊接較好。00Cr17Ti的3mm板材采用與母材同成分的焊絲和18-8奧氏體不銹鋼焊絲進(jìn)行鎢極氬弧焊,結(jié)果表明。焊縫彎曲180°均無裂紋;杯突試驗(yàn)當(dāng)深度達(dá)10mm后才會出現(xiàn)裂紋;焊縫沖擊值,采用與母材同成分焊絲焊接時(shí)僅10×5×105J/m2 ,而用18-8奧氏體鋼焊絲時(shí),則可達(dá)10×105J/m2以上。此時(shí)焊縫呈α+γ雙相結(jié)構(gòu);只要00Cr17Ti鋼中含有足夠的Ti,焊后不會有晶間腐蝕傾向,同時(shí),焊后晶界上也不會在鹽霧試驗(yàn)中出現(xiàn)銹蝕。
大同1Cr18Ni12和大同0Cr18Ni9Cu3兩種不銹鋼的耐蝕性很相近,在濕汽、鹽霧及海洋大氣中抗銹性均很好,在很多種有機(jī)和無機(jī)的化學(xué)介質(zhì)、食品及消毒液中,其耐蝕性均良好,對硝酸耐蝕性較好,對硫酸只在較小程度上耐蝕,而不耐鹽酸及其他鹵化物酸的腐蝕。在三種代表性的腐蝕環(huán)境中大同0Cr18Ni9鋼和0Cr18Ni9Cu3鋼耐蝕性的對比列于表4-53,可看出兩者的耐蝕性基本相當(dāng)。
0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3鋼的耐蝕性,mm/a
實(shí)驗(yàn)條件 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
由于這兩種不銹鋼碳含量較高,故當(dāng)其在450-900℃溫度區(qū)間內(nèi)加熱或緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間時(shí),鉻的碳化物就會沿晶界析出,導(dǎo)致耐晶間腐蝕性能下降。因此在設(shè)備制造和應(yīng)用中應(yīng)盡力避免這種情況。實(shí)在無法避免時(shí),需視使用條件酌情再度固溶處理,以恢復(fù)材料良好的耐蝕性。
大同不銹鋼的物理性能、力學(xué)性能和耐熱性能
大同不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù)對比,碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體型不銹鋼,而略低于奧氏體型不銹鋼;電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序遞增;線膨脹系數(shù)大小的排序也類似,奧氏體型不銹鋼 而碳鋼小;碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性,奧氏體型不銹鋼無磁性,但其冷加工硬化生成成氏體相變時(shí)將會產(chǎn)生磁性,可用熱處理方法來這種馬氏體組織而恢復(fù)其無磁性。大同
奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比,具有下列特點(diǎn):
1)高的電陰率,約為碳鋼的5倍。
2)大的線膨脹系數(shù),比碳鋼大40%,并隨著溫度的升高,不銹鋼板線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高。
3)低的熱導(dǎo)率,約為碳鋼的1/3。