χ相和Laves相 χ相主要出現在含鉬的不銹鋼中,是具有體心立方結構的金屬間化合物,每個晶胞內含有58個原子,代表的化學成分是Fe36Cr12Mo10。但是由于金屬原子的相互置換,其化學組成可在一定的范圍內變動。在奧氏體不銹鋼中,該相的實際成分多為(FeNi)36Cr18Mo4。χ相主要在晶界,非共格孿晶界和晶內的位錯處開始生成。晶內生成的χ相與奧氏體基體保持一定的位向關系。 Laves相(η相)是B2A型固定原子構成的金屬間化合物。在含鉬或鈮的奧氏體不銹鋼中形成的Laves相成分分別為Fe2Mo和Fe2Nb。該相具有六方結構,每個晶胞中含有12個原子。與碳化物,б相和χ相等相比,Laves相在鋼中生成較慢,生成量也較少,且主要是晶內沉淀,與奧氏體基體也保持一定的位向關系。為形成該相,對B,A原子的相對大小有嚴格的要求:兩者原子半徑的比值不得大于1.225。 影響χ相和Laves相沉淀的因素是相似的。鋼中合金元素有重要影響。鉬、硅和鈦會加速χ相和Laves相的形成,特別是鉬的作用更為明顯;鎳、碳和氮含量的提高對這兩種相的沉淀均有抑制作用。冷加工對這兩種中間相的沉淀速度和沉淀量有不太強的促進效果。 奧氏體不銹鋼中χ相和Laves相的沉淀,也像б相一樣,導致耐蝕性下降及塑性、韌性的降低。但是由于這些相的沉淀溫度與碳化物及б相的沉淀溫度大體上相重合,因而在實際時效過程中,單獨出現χ相或Laves相的情況是極少見的,這些相總是與碳化物、б相等相伴隨而出現,且往往是次要相和后生相。所以,這些相的形成對不銹鋼耐蝕性和力學性能的影響常常被作為主要相的碳化物或б相的作用所掩蓋。

不銹鋼的發明是世界冶金史上的一項重大成就。20世紀初,吉耶(L.B.Guillet)于1904年—1906年和波特萬(A.M.Portevin)于1909—1911年在法國;吉森(W.Giesen)于1907—1909年在英國分別發現了Fe—Cr和Fe—Cr-Ni合金的耐腐蝕性能。蒙納爾茨(P.Monnartz)于1908-1911年在德國提出了不銹性和鈍化理論的許多觀點。工業用不銹鋼的發明者有:布里爾利(H.Brearly)1912—1913年在英國開發了含Cr12%—13%的馬氏體不銹鋼;丹齊曾(C.Dantsizen)1911—1914年在美國開發了含Cr14%—16%,C 0.07% —0.15%的鐵素體不銹鋼;毛雷爾(E.Maurer)和施特勞斯(B.Strauss)1912—1914年在德國開發了含C<1%,Cr 15%—40%,Ni<20%的奧氏體不銹鋼。1929年,施特勞斯(B.Strauss)取得了低碳18-8(Cr-18%,Ni-8%)不銹鋼的 權。為了解決18-8鋼的敏化態晶間腐蝕,1931年德國的霍德魯特(E.Houdreuot)發明了含Ti的18-8不銹鋼(相當于現在的1Cr18Ni9Ti或AISI 321)。幾乎與此同時,在法國的Unieux實驗室發現了奧氏體不銹鋼中含有鐵素體時,鋼的耐晶間腐蝕性能會得到明顯改善,從而開發了γ+α雙相不銹鋼。1946年,美國的史密斯埃塔爾(R.Smithetal)研制了馬氏體沉淀硬化型不銹鋼17-4PH;隨后既具有高強度又可進行冷加工成形的半奧氏體沉淀硬化不銹鋼17-7PH和PH15-7Mo等相繼問世。至少,不銹鋼家族中的主要鋼類,即馬氏體、鐵素體、奧氏體、α+γ雙相以及沉淀硬化型等不銹鋼*便基本齊全了,且一直延續到現在。

現已研究確定,導致鐵素體不銹鋼475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一種富鉻相,含鉻量可高達61%-83%,含鐵量為37%-17.5% 。尺寸為10-20nm左右。此相具有體心立方結構且無磁性,晶格常數為0.2877nm,介于鐵與鉻的晶格常數之間。 б相:鐵素體不銹鋼在500-925℃溫度范圍內加熱或停留時,同樣會使鋼產生嚴重脆化。研究表明,此種脆化的原因是由于б相的析出。從圖3-1的Fe-Cr二元相圖中可以看出,Fe-Cr合金中有б相的存在,而且б相的鉻量范圍在42%-50%;α+б相區的鉻量≥20% ,其存在溫度為500-800℃。由于б相是一種無磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起鋼的韌性下降。由于б相富鉻,它們的析出又常常引起鉻變化而使鋼的耐蝕性下降。連續成網狀的б相較島狀者更為有害。

1Cr17Ni7不銹鋼在工業大氣、城市大氣條件下抗銹性良好,在中性的氧化性環境中有較好的耐蝕性。但在海洋大氣條件下或在還原性環境中耐蝕性較差。另外,該鋼種對于化工過程中常見的酸、堿、鹽介質耐蝕性較差,因而不在化工裝置或設備中應用。 工藝性能 該鋼種熱加工工藝性能良好,鍛軋熱加工溫度范圍為1150-850℃。用生產不銹鋼的常規生產手段能順利地生產出各種常用規格的棒、板、帶和絲材。進行冷變形加工時,由于冷作硬化傾向較強,要增加中間軟化退火的次數。該鋼種適宜的固溶處理溫度(以及中間軟化退火溫度)為1050-1100℃ 該鋼種在固溶態下焊接無困難。但冷軋態材料進行焊接會在焊縫附近形成低強度區而影響使用,因而不在焊接狀態下應用。若不可避免焊接時,應盡量減少熱輸入或采用電阻焊(點焊、滾焊等)。

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