不锈钢和耐热钢(热处理及合金元素作用).docVIP

第四节 不锈钢和耐热钢 通常所说的不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质的钢；而耐酸钢是指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。实际上没有绝对不锈、不受腐蚀的钢种，只是在不同介质中腐蚀速度不用而已。通常分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢以及奥氏体不锈钢三类。 马氏体不锈钢：含Cr量wCr12％，主要包括1Cr13，2Cr13不锈钢，具有较高的塑性、冲击韧性和良好的综合力学性能，常用来制造汽轮机叶片、水压机阀以及在较高温度下工作的螺钉、螺帽等机器零件。马氏体不锈钢多用于制造机械性能要求较高、耐蚀性要求较低的零件。该型不锈钢淬透性好，锻造后应缓慢冷却，以防残余应力过大引起锻件表面产生裂纹，锻造后应立即进行完全退火或高温回火以提高钢的塑性。为了提高钢的耐蚀性和机械性能，Cr13型钢要进行淬火与回火。马氏体不锈钢有回火脆性倾向，回火后应采用较快速度冷却。 铁素体不锈钢：含Cr量wCr15％，含碳量低wc0.15％，在加热和冷却过程中没有或很少发生转变。该类钢在氧化性酸中具有良好的耐蚀性，同时具有较高的抗氧化性能，广泛用于硝酸、氮肥、磷酸等工业，也可作为高温下的抗氧化材料。常用牌号为：1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28、1Cr25Ti及1Cr17Mo2Ti等。该类钢的主要缺点是韧性低，脆性大。引起脆性的原因有三方面：①晶粒粗大；②475℃脆性；③相脆性。 奥氏体不锈钢：工业上应用最广泛的不锈钢，含碳量小于0.1％，最常见的是wCr＝18％、wNi＝9％的所谓的18-8型不锈钢。0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等都属于18-8型钢。加Ti和Nb是为了消除晶间腐蚀，加入Mo和Cu是为了提高钢在盐酸、硫酸、磷酸、尿素中的耐蚀性。该类钢具有很好的耐蚀性，同时具有优良的抗氧化性和高的机械性能。为使奥氏体不锈钢得到最好的耐蚀性能以及消除加工硬化，必须进行热处理，常用工艺有固溶处理、稳定化处理和去应力处理。 耐热钢是指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的钢种，包括热稳定钢和热强钢。热稳定钢是指在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀而不破坏的钢；热强钢是指在高温下有一定抗氧化能力并具有足够强度而不产生大量变形或断裂的钢。热稳定性是指钢在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀的能力，热强性表示金属在高温和载荷长时间作用下抵抗蠕变和断裂的能力，即表示材料的高温强度。通常以条件蠕变极限和持久强度来表征。耐热钢按照正火组织可分为珠光体钢、马氏体钢和奥氏体钢三类。 珠光体耐热钢：属于低碳合金钢，工作温度在450～550℃时有较高的热强性。主要用于制造载荷较小的动力装置上的零部件，例如锅炉钢管或其它管道材料。常用钢种有：15CrMo、12Cr1MoV、12MoVWBSiRe及12Cr2MoWVSiTiB等。热处理一般采用正火（950～1050℃）和高于使用温度100℃的回火（600～750℃），得到铁素体－珠光体组织。正火冷却速度快些可得到贝氏体组织。 马氏体耐热钢：这类钢包括用来制造汽轮机叶片的wCr为10～13％的Cr钢（低碳）和用于制造汽油机或柴油机排气阀的Cr-Si钢（中碳），工作温度可在550～600℃之间。汽轮机叶片用钢常用牌号有1Cr13、2Cr13、15Cr11MoV、15Cr12WMoVA等。热处理工艺为1000～1150℃油淬，650～740℃回火，得到较为稳定的回火屈氏体或回火索氏体组织。 奥氏体耐热钢：奥氏体耐热钢比珠光体、马氏体耐热钢具有更高的热强性和抗氧化性，最高工作温度可达850℃。1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Mo等18-8型钢属于固溶强化奥氏体耐热钢，可在600～700℃以下使用，通常用来作喷气发动机排气管和冷却良好的燃烧室零件。1Cr15Ni36W3Ti是一种以金属间化合物作为强化相的奥氏体耐热钢，其主要强化相是Ni3Ti，并含少量TiC，适用于制造650℃以下工作的叶片和在650～680℃下工作的紧固件以及轮盘和焊接转子。其热处理工艺通常加热至1000℃以上保温后油冷或水冷，进行固溶处理；然后在高于使用温度60～100℃进行一次或两次时效处理，以沉淀出强化相，稳定钢的组织，进一步提高钢的热强性。 合金元素的作用 　　 铬、铝、硅 这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的 HYPERLINK /s?q=%E5%86%8D%E7%BB%93%E6%99%B6%E6%B8%A9%E5%BA%A6ie=utf-8src=wenda_link \t /q/_blank 再结晶温度