不锈钢材质
时间:2011-05-10 阅读:460
不锈钢材质
发布日期:2009-3-11 浏览数:1892
通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
奥氏体不锈钢
在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢
在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。
奥氏体--铁素体双相不锈钢
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
奥氏体不锈钢
在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢
在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。
奥氏体--铁素体双相不锈钢
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
马氏体不锈钢
通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
代表钢号、化学成分、室温力学性能:
马氏体不锈钢的代表钢号为1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等,铁素体不锈钢的代表钢号为1Cr17、1Cr17Ti、 1Cr25等,奥氏体不锈钢的代表钢号为1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9(304)、00Cr18Ni9Ti(304L)、 0Cr17Ni12Mo2(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)、0Cr18Ni11Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347) 等,双相不锈钢的代表钢号为00Cr26Ni7Mo2Ti等。
为了清楚,将它们列表来说明见表1、表2、表3。
表1国内不锈钢标准钢号对照表
中国 | 日本 | 美国 | 英国 | 德国 | 法国 | 前苏联 |
GB1220-92 GB3280-92 | JIS | AISI UNS | BS970 BS1449 | DIN17440 DIN17224 | NFA35-575 NFA35-576 | ГОСТ 5632 |
| | | | | | |
0Cr13 | SUS410S | S410 | | | | |
1Cr13 | SUS410 | 410 | 410S21 | X7Cr13 | Z6C13 | 08X13 |
2Cr13 | SUS420J1 | 420J1 | 420S29 | X20Cr13 | Z20C13 | 20x13 |
1Cr17 | SUS430 | 430 | | | | |
7Cr17 | SUS440A | 440A | | | | |
9Cr18 | SUS440C | 440C | | X105CrMo17 | Z100CD17 | 95X18 |
0Cr18Ni9 | SUS304 | 304 | 304S15 | X5CrNi189 | Z6CN18.09 | 08X18H10 |
00Cr18Ni9 | SUS304L | 304L | 304S12 | X2CrNi189 | Z2CN18.09 | 03X18H11 |
0Cr17Ni12Mo2 | SUS316 | 316 | 316S16 | X5CrNiMo1812 | Z6CND17.12 | |
00Cr17Ni14Mo2 | SUS316L | 316L | 316S12 | X2CrNiMo1812 | Z2CND17.12 | 03X17H14M2 |
0Cr18Ni11Ti | SUS321 | 321 | | X10CrNiTi189 | Z6CNT18.10 | 08X18H10T |
0Cr18Ni11Nb | SUS347 | 347 | 347S17 | X10CrNiNb189 | Z6CNNb18.10 | 08X18H12F |
表2马氏体、铁素体、奥氏体、双相不锈钢的化学成分
钢号 | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Ti | Nb | S | P |
2Cr18Ni9 | 0.12-0.22 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 8-11 | | | | ≤0.03 | ≤0.035 |
1Cr18Ni9(304) | ≤0.015 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 8-10 | | | | ≤0.03 | ≤0.035 |
0Cr18Ni9(304L) | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 8-11 | | | | ≤0.03 | ≤0.035 |
1Cr18Ni9Ti | ≤0.12 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 8-11 | | 5×(C-0.02~0.8) | | ≤0.03 | ≤0.035 |
0Cr18Ni9Ti(321) | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 8-11 | | 5×C%~0.7 | | ≤0.03 | ≤0.035 |
0Cr18Ni11Nb(347) | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤2.0 | 17-19 | 9-12 | | | ≤10×C% | ≤0.03 | ≤0.035 |
0Cr17Ni12Mo2(316) | ≤0.08 | ≤1.0 | ≤2.0 | 16-19 | 11-15 | 1.8-2.5 | 5×C%~0.7 | | ≤0.03 | ≤0.035 |
00Cr26NiMo2Ti(双相) | ≤0.03 | 0.4-0.8 | ≤1.5 | 25-27 | 6.5-7.5 | 1.5-2.5 | 0.3-0.5 | | ≤0.03 | ≤0.035 |
1Cr13(410) | ≤0.15 | ≤1.0 | ≤1.0 | 11.5-13.5 | | | | | ≤0.03 | ≤0.035 |
2Cr13(420) | 0.16-0.25 | ≤1.0 | ≤1.0 | 12-14 | | | | | ≤0.03 | ≤0.035 |
3Cr13 | 0.26-0.35 | ≤1.0 | ≤1.0 | 12-14 | | | | | | ≤0.03 |
4Cr13 | 0.36-0.45 | ≤1.0 | ≤1.0 | 12-14 | | | | | | ≤0.03 |
1Cr17(430) | ≤0.12 | ≤0.8 | ≤0.8 | 16-18 | | | | | | ≤0.03 |
1Cr17Ti | ≤0.12 | ≤0.8 | ≤0.8 | 16-18 | | | 5×C%~0.8 | | | ≤0.03 |
0Cr17Ti | ≤0.08 | ≤0.8 | ≤0.8 | 16-18 | | | 5×C%~0.8 | | | ≤0.03 |
1Cr25Ti | ≤0.12 | ≤1.0 | ≤0.8 | 20-27 | | | 5×C%~0.8 | | | ≤0.03 |
表3马氏体、铁素体、奥氏体和双相不锈钢的室温力学性能
钢号 | 热处理制度 | σbMpa | σsMpa | δ(%) | ψ(%) |
2Cr18Ni9 | 1100-1150oC水冷 | 568 | 216 | 40 | 55 |
1Cr18Ni9 | 1100-1150oC水冷 | 539 | 196 | 45 | 50 |
1100oC水冷 | 540-706 | 201-382 | 48.8-69 | 59.5-81 | |
0Cr18Ni9(304) | 1080-1130oC水冷 | 490 | 196 | 45 | 60 |
1Cr18Ni9Ti | 920-1150oC水冷 | 540 | 205 | 40 | 45 |
1100oC水冷 | 541-790 | 196-510 | 40-81 | 55-79.5 | |
0Cr18Ni9Ti(321) | 950-1050oC水冷 | 541 | 196 | 40 | 55 |
1100oC水冷 | 554-653 | 245-328 | 46-62 | 57.2-78.3 | |
00Cr18Ni10 | 1050-1100oC水冷 | 480 | 177 | 40 | 60 |
1100oC水冷 | 510-745 | 196-490 | 45-68.5 | 68-81.5 | |
0Cr18Ni11Nb | 900-1100oC水冷 | 520 | 205 | 40 | 50 |
1100oC水冷 | 539-632 | 235-304 | 40-57 | 63.5-75.5 | |
1Cr18Ni12Mo2Ti | 1000-1100oC水冷 | 530 | 205 | 40 | 55 |
00Cr18Ni17Mo2Ti | 1000-1100oC水冷 | 539-767 | 216-414 | 41.2-67 | 55-77.5 |
00Cr17Ni4Mo2Ti | 1010-1150oC水冷 | 480 | 177 | 40 | 60 |
1050oC水冷 | 260 | 578 | 54 | 60 | |
0Cr17Ni14Mo2(316L) | 1010-1050oC水冷 | 480 | 177 | 40 | 60 |
1050oC水冷 | 265 | 578 | 54 | 76 | |
1100oC水冷 | 230-225 | 505-554 | 56-63.5 | 76-81 | |
00Cr26Ni7Mo2Ti | 1080oC水冷 | 674 | 544 | 29.6 | 66.8 |
1Cr13(410) | 1000-1050oC淬火(油、水冷)700-790oC回火(油、水、空冷) | 588 | 412 | 20 | 60 |
2Cr13(420) | 1000-1050oC淬火(油、水冷)660-770oC回火(油、水、空冷) | 647 | 441 | 16 |