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河南焦作不銹鋼有一個基本元素,即它們都含鉻。在含量大約為12%時,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化薄膜和快速自我修復(fù)薄膜來提高抗腐蝕性。河南焦作商業(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。 如果河南焦作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。
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χ相和Laves相 χ相主要出現(xiàn)在含鉬的不河南焦作銹鋼中,是具有體心立方結(jié)構(gòu)的金屬間化合物,每個晶胞內(nèi)含有58個原子,代表的化學(xué)成分是Fe36Cr12Mo10。但是由于金屬原子的相互置換,其化學(xué)組成可在一定的范圍內(nèi)變動。在奧氏體河南焦作不銹鋼中,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(nèi)的位錯處開始生成。晶內(nèi)生成的χ相與奧氏體基體保持一定的位向關(guān)系。 Laves相(η相)是B2A型固定原子構(gòu)成的金屬間化合物。在含鉬或鈮的奧氏體河南焦作不銹鋼中形成的Laves相成分分別為Fe2Mo和Fe2Nb。該相具有六方結(jié)構(gòu),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(nèi)沉淀,與奧氏體基體也保持一定的位向關(guān)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(dǎo)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(xiàn)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(xiàn),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(xué)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。
河南焦作不銹鋼可以按組織特征、用途、化學(xué)成份、表面類別等多種方式進行分類。 常見的一種分類方法-河南焦作不銹鋼按其組織特征分為:奧氏體型、奧氏體-鐵素體、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型五類。河南焦作 奧氏體型鋼(A):主要合金元素為鉻和鎳,其次有鈦、鈮、鉬、氮、錳等。具有穩(wěn)定的奧氏體組織,加熱無相變,無鐵磁性。這類鋼韌性高,脆性轉(zhuǎn)變溫度低,具有良好的耐蝕性和高溫強度,較好的抗氧化性,良好的壓力加工和焊接性能,但屈服強度較低,且不能采用熱處理方法強化。 鐵素體型鋼(F):主要合金元素為鉻,其含量通常等于大于13%,不含鎳,有些鋼種還添加鉬、鈦、硫等。加熱時無相變,且存在加熱晶粒長大不可逆性,不能用熱處理方法改變。高鉻鐵素體型不銹鋼存在475℃和σ相析出產(chǎn)生的脆性,可用加熱到550℃或800℃以上然后快冷加以。這類鋼具有良好的抗氧化性介質(zhì)的腐蝕能力,并具有良好的熱加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高,加熱后對晶間腐蝕也較為敏感。 奧氏體-鐵素體型鋼(雙相不銹鋼)(A-F):在18-8型奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上添加更多的鉻鉬和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服強度約為奧氏體型鋼兩倍,可焊性良好,韌性較高,應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕及焊接熱裂傾向較奧氏體型鋼小。 馬氏體型鋼(M):主要合金元素是鉻,其含量13%以上,含碳量較高,熱處理時有相變,可采用熱處理方法強化。淬透性較高,含碳高的鋼的鋼空淬也能得到馬氏體。鋼在淬火回火狀態(tài)使用,有較高的強度、硬度和耐磨性。 沉淀硬化型鋼(PH):經(jīng)沉淀硬化熱處理后具有高的強度,耐蝕性優(yōu)于鐵素體型鋼而略低于奧氏體不銹鋼板。
河南焦作0Cr18Mn13Ni3N雖一種以錳和氮代替大部分鎳的奧氏體不銹鋼, 其特點是具有高屈服強度,良好的耐應(yīng)力腐蝕破裂性能,低導(dǎo)磁率(甚至大變形量冷加工之后)和優(yōu)良的低溫性能,并且易于焊接。該鋼種還可通過冷變形獲得更高的強度。主要應(yīng)用在弱腐蝕條件下承受較重負荷的設(shè)備或構(gòu)件,如熱交換器、壓力容器、配管和管線等;也用于低溫下工作的設(shè)備,如貯槽、閥門和導(dǎo)管等。 河南焦作1Cr18Mn8Ni15N系以Mn,N代替18-8不銹鋼中部分Ni而發(fā)展的節(jié)Ni不銹鋼。 這種鋼的特點是強度較18-8鋼高,可用來制造較低溫度下稀硝酸中工作的化工設(shè)備,如稀硝酸地下貯槽、硝銨真空蒸發(fā)器等。 河南焦作00Cr22Ni13Mn5Mo2N是一種用適量錳和氮代替部分鎳的奧氏體不銹鋼,其特點是由于鉻、鉬和氮等元素的良好搭配及氮的強化作用,在具有優(yōu)良耐蝕性的同時,又有較高的強度。同時該鋼種在低溫下韌性很好,在中等高溫下也有相當(dāng)高的強度,還可以通過冷變形進行強化。另外該鋼還具有無磁的特性,即使在相當(dāng)大的冷變形之后磁性也很低。這種鋼主要用于既要求良好耐蝕性又承受較強負荷或磨損的設(shè)備及構(gòu)件,比如化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)中的泵、閥門、鏈條、篩網(wǎng)及其他承力部件,也用于海水裝備、如船用軸、錨鏈、電纜和熱交換器等。
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