Нержавеющая сталь — это тип стали. Сталь относится к стали, содержащей менее 2% углерода (C), и более 2% железа. В процессе плавки для улучшения характеристик стали и придания ей коррозионной стойкости (т. е. стойкости к ржавчине) добавляются такие легирующие элементы, как хром (Cr), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si), титан (Ti) и молибден (Mo). Нержавеющая сталь — это высоколегированная сталь, которая может противостоять коррозии на воздухе или в химических агрессивных средах. По организационному состоянию стали в нормализованном состоянии ее можно разделить на ферритную нержавеющую сталь, аустенитную нержавеющую сталь и мартенситную нержавеющую сталь.
01 Ферритная нержавеющая сталь.
При содержании хрома 13% железохромовый сплав не будет иметь γ-фазового превращения; при содержании хрома 12% он может противостоять коррозии, поэтому ферритная сталь Cr13 становится ферритной нержавеющей сталью.
Особенности: Ферритная нержавеющая сталь имеет хорошую коррозионную стойкость и стойкость к окислению, особенно хорошую стойкость к коррозии под напряжением, но плохие механические свойства (предел текучести выше, чем у аустенитной нержавеющей стали, но ударная вязкость низкая и хрупкая) и производительность процесса. В основном используется для кислотостойких конструкций с низким напряжением и как стойкая к окислению сталь.
1. Виды и типы ферритной нержавеющей стали
⑴ Тип Cr13: например, 0Cr13, 0Cr13Al (Al: расширенный F, антиокислительный) и т. д., часто используется как жаропрочная сталь, антиокислительная.
⑵ Тип Cr16-19: например, Cr17, Cr17Ti, Cr17Mo1Nb и т. д., может противостоять коррозии в атмосфере, пресной воде и разбавленной азотнокислой среде.
⑶ Тип Cr25-28: такие как Cr25Ti, Cr26Mo1, Cr28 и т. д., представляют собой кислотостойкие стали, устойчивые к сильным коррозионным средам.
2.Хрупкость ферритной нержавеющей стали
Недостатком высокохромистой ферритной стали является ее высокая хрупкость, основными причинами которой являются:
⑴ Крупные исходные зерна:
① Структура в литом состоянии грубая и не может быть улучшена путем фазового превращения при нагреве и охлаждении, а может быть улучшена только путем деформационной рекристаллизации;
② Феррит имеет низкую температуру укрупнения зерна и высокую скорость укрупнения зерна из-за быстрой атомной диффузии (принцип тот же, что и у F, межкристаллитной коррозии не происходит, а Cr быстро диффундирует). Решение: В производстве конечная температура ковки или конечная температура прокатки контролируется на уровне 750 ℃ или ниже; небольшое количество титана добавляется в сталь для предотвращения роста зерна с Ti (C, N); количество аустенита при высокой температуре в ферритной нержавеющей стали увеличивается для контроля укрупнения зерна.
⑵σ-фаза: σ-фаза имеет высокую твердость (HRC68 или выше) и часто распределяется вдоль границ зерен, поэтому она вызывает большую хрупкость и может способствовать межкристаллитной коррозии. (Быстрое охлаждение для уменьшения ее осаждения)
⑶475℃ хрупкость: (После длительного нагрева в диапазоне температур 400-500℃ или медленного охлаждения в этом диапазоне температур сталь становится очень хрупкой при комнатной температуре)
Причина: При нагревании до 475℃ атомы хрома в феррите стремятся упорядочиться, образуя множество богатых хромом ферритов, которые поддерживают когерентную связь с исходной фазой, вызывая искажение решетки и внутреннее напряжение. В это время прочность стали увеличивается, ударная вязкость уменьшается, а хрупкость увеличивается
⑷Сталь содержит примеси и включения, такие как C, N и O
3.Термическая обработка ферритной нержавеющей стали
⑴Равновесная структура ферритной нержавеющей стали — феррит + карбид хрома.
⑵Цель: Для получения ферритной структуры с однородным составом, снижения выделения карбидов, устранения тенденции к межкристаллитной коррозии, а также выделения σ-фазы и хрупкости при 475℃ ферритную нержавеющую сталь часто подвергают закалке, отпуску или отжигу после горячей прокатки. (При выделении карбидов вероятны точечная и межкристаллитная коррозия)
02 Аустенитная нержавеющая сталь
Аустенитная нержавеющая сталь разработана с типичным составом 18% Cr-8% Ni. (Аустенитная нержавеющая сталь типа 18-8) Характеристики: высокая коррозионная стойкость (выше, чем у нержавеющей стали M, ниже, чем у нержавеющей стали F), высокая пластичность, вязкость и вязкость при низких температурах, легко обрабатывается в различные формы стали, хорошая свариваемость, немагнитность и т. д., то есть хорошие комплексные механические свойства, является самым большим типом нержавеющей стали.
1. Типичные марки стали, свойства и области применения
⑴Нержавеющая сталь Cr-Ni: 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni11Nb, 00Cr18Ni10, 00Cr17Ni7Cu2 (добавлены Ti и Nb для уменьшения межкристаллитной коррозии; добавлены Cu для уменьшения коррозии под напряжением и расширения элемента A)
⑵Нержавеющая сталь Cr-Mn-N, Cr-Mn-Ni-N (добавление Mn и N может заменить Ni) Типичные марки стали: 1Cr17Mn13N, 1Cr18Mn8Ni5N (Анализ: нержавеющая сталь WCr﹪>12﹪; содержащая Mn, Ni, N является аустенитной нержавеющей сталью, например, содержащая Cr и Al является нержавеющей сталью F) Упрочнение твердого раствора азотом придает стали более высокий предел текучести, пластичность и вязкость.
⑶Метастабильная аустенитная нержавеющая сталь: частичное мартенситное превращение происходит во время холодной деформации, так что сталь упрочняется мартенситом на основе холодной наклепа. Дополнение: Деформация между Ms и Md вызывает фазовое превращение M, а деформация больше Md делает A механически стабилизированной.
2. Равновесная структура и термическая обработка аустенитной нержавеющей стали
Равновесная структура аустенитной нержавеющей стали типа 18-8 представляет собой сложную фазовую структуру аустенит + феррит + карбид, а фактический однофазный аустенит получается путем обработки на раствор. Цель состоит в том, чтобы растворить как феррит, так и карбид в A для получения однофазного A.
03 Мартенситная нержавеющая сталь
1. Мартенситная нержавеющая сталь содержит 12--18% Cr. По сравнению с ферритной нержавеющей сталью ее состав имеет следующие характеристики:
⑴ Верхний предел содержания хрома ниже (если слишком много, то F)
⑵ Он также содержит определенное количество углерода, никеля и других стабилизирующих γ-фазу элементов. (Никеля не может быть слишком много)
⑶ Этот тип стали имеет худшую коррозионную стойкость и свариваемость, чем аустенитные и ферритные нержавеющие стали, и худшую пластичность, чем нержавеющая сталь марки А, но поскольку он имеет хорошее сочетание механических свойств и коррозионной стойкости (обладает определенной коррозионной стойкостью и может выдерживать определенные нагрузки)
2. Используется для изготовления механических деталей, медицинских хирургических инструментов, измерительных инструментов, нержавеющих подшипников, пружин и т. д.
3. Всесторонне сравните коррозионную стойкость и механические свойства нержавеющих сталей марок A (аустенитной), F (ферритной) и M: нержавеющая сталь M имеет плохую коррозионную стойкость, но может выдерживать определенную нагрузку; нержавеющая сталь A имеет умеренную коррозионную стойкость, среднюю прочность, но хорошую пластичность и вязкость; нержавеющая сталь F имеет хорошую коррозионную стойкость и стойкость к окислению, но является хрупкой.
4. Типичные марки стали, состав и области применения
⑴① Низкоуглеродистая 13% Cr сталь: например, 1Cr13, 2Cr13;
② Низкоуглеродистая 17% Cr-2% Ni (Ni: стабилизирует A): Cr в основном упрочнен твердым раствором. ① и ② эквивалентны коррозионно-стойкой закаленной стали: термическая обработка - закалка + высокотемпературный отпуск. (Сплав смещает точку S влево, поэтому эффект аналогичен закаленной стали)
⑵ Среднеуглеродистая сталь 13% Cr: например, 3Cr13, 4Cr13 эквивалентна коррозионно-стойкой инструментальной стали; закалка + низкотемпературный отпуск
⑶ Высокоуглеродистая сталь 18% Cr: например, 9Cr18 и т. д. эквивалентна коррозионно-стойкой инструментальной стали. Закалка + низкотемпературный отпуск
2. Термическая обработка мартенситной нержавеющей стали
3、⑴ Смягчающая обработка: эквивалентна предварительной термической обработке. После ковки и прокатки сталь претерпевает мартенситное превращение из-за охлаждения на воздухе, что приводит к закалке поковки и образованию трещин на ее поверхности, а также ее трудно резать.
① Высокотемпературный отпуск
② Полный отжиг
⑵ Закалка и отпуск
⑶ Закалка и низкотемпературный отпуск
Share:
Введение в порошковые металлы - Титан
Четыре способа упрочнения металлических материалов