不锈钢的热处理_第1页
不锈钢的热处理_第2页
不锈钢的热处理_第3页
不锈钢的热处理_第4页
不锈钢的热处理_第5页
已阅读5页,还剩6页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、合金元素对不锈钢组织和性能的影响1铭决定不锈钢耐蚀性的主要元素是铭。这是由于钢中含有足够量的铭时,钢在氧化性介质中就可形成以 Cr2O3为基体的稳定的外表防护膜;同时,铭能够有效地提高固溶体铁素体、马氏体或奥氏体的电极电位,从而使钢不受腐蚀。铭对提高钢的电极电位是遵循 n/8规律的。即当铭良到达n/8原子1/8、2/8、3/8或12.5%、25%、37.5%时,电极电位有一个跃增,见下列图铭的原子浓度占1/8即12.5%,假设以质量计,为11.7%, 所以铭不锈钢的含铭量都在 12%以上。图12-3 F,-Cr合金固溶体的电极电位与共含锚债的关系2碳碳的影响主要表现在两方面,一方面它是稳定奥氏

2、体的元素,并且作用很大,相当于锲的30倍;另一方面,由于碳和铭的亲和力很强,它与铭可形成一系列的复杂碳化物,具成分随钢中含铭量的不同而异, 含铭量少于10% 时,主要是渗碳体型碳化物Fe, Cr3C;在高铭钢中那么形成复杂的碳 化物Cr, Fe7c3或Cr, Fe23C6。因此,钢中含碳两越高,具抗腐蚀 性就越低。对于不锈钢来说,要求耐蚀性是主要目底,故不锈钢的含碳量一般都较低,大多数仅为0.10.2%,一般不超过0.4%。只有在少数情况下, 例如用作滚动轴承、弹簧和刃具时,由于要求高的硬度和耐磨性,才将含碳量提高至0.85%0.95%如9Cr18钢。但为了保持一定的耐蚀性,这; 类钢的含铭量

3、也相应地要高些。3锲锲是形成奥氏体的合金元素,但锲的作用只有与铭配合时才会充分发挥出来,假设单独使用锲而不使用铭,低碳锲钢要获得纯奥氏体的单相组织,含锲量需高达24%,事实上含锲量到达 27%时才能提高钢的耐蚀性,故在 不锈钢中没有单独以锲作为合金元素的。当锲和铭配合时,锲提高钢的耐 蚀作用就显著地表现出来。向铁素体不锈钢中参加少量的锲,即可使金相组织由单相铁素体转变为铁素体和奥氏体两相状态,这样就可通过热处理来改善和提高其机械性能。例如,单相铁素体的Cr17钢是不能通过热处理提高机械强度的,具抗拉强度只有400MN/m2左右,但参加2%锲的Cr17Ni2钢,经10000c油冷淬火和3000c

4、回火后,抗拉强度可达1100MN/m2。这是由于锲的参加,组织具 有丫f a的转变的缘故。在含铭18%的铭钢中参加8%锲后,可获得完全奥氏体组织,这就是广泛应 用的18-8型铭锲奥氏体不锈钢。这种钢除了具有高的耐蚀性外,还具有良好的冷变形及焊接性能,并且没有磁性。钮和氮钮是锲的代用元素之一。钮和锲一样是形成奥氏体的合金元素,高碳钢中含钮两大于12%即可获得奥氏体组织如 Mn13,但由于钮对提高固溶体的电极电位的效果不大,形成的氧化膜也没有防护作用,钢中的含钮量在010.4%之间变化时,在空气与酸中的腐蚀率没有多大变化,因此不锈钢 中不能单独使用钻作为合金元素。钮在形成奥氏体方面的作用为约锲的二

5、分之一,即用2%的钮代替1%的锲。完全以钮代铭锲不锈钢中的锲是有一定困难的,主要因为铭钮钢要获得完全奥氏题组织,除了铭与钻的适宜含量外,碳含量的影响也很大,当含碳量低时很难获得完全奥氏体组织,反之提高含碳量,将对耐蚀性不利;另一方面简单的铭钻不锈钢在 5008000c区间加热后,抗晶间腐蚀能力很低,参加钛或锂也不能降低它对晶间腐蚀的敏感性。因此工业上应用的多为在18-8型铭锲钢根底上,以钮代替局部的锲或采用同时加钻与氮的方法来代 替全部锲。氮也是形成奥氏体的元素,可以局部的代替锲,以氮代锲的比例是0.0251。但由于氮在钢重的溶解度比拟小,因此有人认为钢中含氮量超过 00 25% 会在铸锭中产

6、生气孔;也有人认为在相应地调整钢的化学成分,特别是铭 与钮的含量比适当时,即使含氮量达0。65%,仍可以获得质量良好的铸锭。单对形成奥氏体的作用是很显著的。例如,18-8型铭锲钢,当含00 15%时,需5%的锲可得到奥氏体组织;含氮 0。25%时,只需4。5%锲。为了节锲,用钻和氮代替锲的铭钮氮不锈钢已获得一定的应用。钛和钥钛和钥的主要作用是防止晶间腐蚀。参加钦或钛后,由于它们与碳的亲和力比铭大,优先与碳形成碳化锂或碳化钛,防止了贫铭区的形成,防止了 品间腐蚀。不锈钢的分类方法很多,通常都是按高温90011000c3加热并在空气中冷却后钢的组织状态分类的,这是由碳及合金元素对不锈钢组织影响的特

7、 点来决定的。合金元素对不锈钢组织的影响,根本上可分为两类:一类是形成奥氏体的,如碳、锲、钮、铜、氮等;另一类是形成铁素体的,如铭、硅、铝、钛、锂等。这两类元素对组织的影响是互相矛盾的,当形成奥氏体的元素成为 矛盾的主要方面时,组织以奥氏题为主,没有或很少有铁素体;反之那么 铁素体居多。综合各种元素对形成奥氏体的作用程度,绘成了不锈钢的组 织图,见下列图。这个图所取的当量值如下:Crj/% 图127不糖纲的期纲图 LNG, CCrJ一偏节幡当Ni Ni% 0,5Mn% 30(C N) Cr Cr% Mo% 1.5Si% 0.5Nb%此图仅适用于从很高温度快冷相当于焊接过程以后的钢,利用此图可以

8、帮助我们了解一些具有复杂化学成分的不锈钢的组织。例如,成分为碳0.07%、钮 1.55%、硅 0.57%、铭 18.02%、锲 11.87% 钥 2.16%、钥 0.80%的不锈钢,根据计算:Cr Cr18.02% Mo2.16% 1.5 Si0.57% 0.5 Nb0.80% 21.44%Ni Ni11.87% 0.5 Mn1.55% 30 C0.07% 14.75%由图虚线可知,这个成分的钢具组织为奥饰体和少量铁素体015%之问。对此钢作磁性分析,铁素体为2%0说明计算与实测结果根本接近。根据目前应用的不锈耐酸钢的根本组织,可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢

9、和沉淀硬化不锈钢。后者又属 超图强度钢«12-1 铁索体不铜钢的化学成分LGB122O 75)« *牝学曲分/cSiMaSp,Jcf1Ni)MaTiV0Cfi3<0心<0.030VQH3512.07.QJICrUS% 60.20/0.4。儿0JI恢ICrlT<0.124kg1611素iCflti <045<L0吁加L件OCrlTTi<0.08<0.!5 x e% -电WflTTi<0*12M216-125 X C睇口评。JCf2STi<1,024-271 5 x C %0,80ICrlTMnSTi1816-14k -.g

10、Ax。%这类钢的含碳量一般均小于 0。15%,含铭量为1330%。从牌号来看,主要有 0Cr13、Cr17、Cr25 型。Cr13型由于含铭量相对较低,只有在很低的含碳两时才能保持铁素体。0Cr13的含碳量00 01%,基体是铁素体。这类钢由于含碳量低,铭量也低刚超过11。7%,因此机械性能和耐蚀性也较差,只能在弱腐蚀介质中使用。例如在不含醋酸的维尼纶介质中做防污染设备。Cr17和Cr25型由于含铭量较高,具有良好的高温抗氧化性和耐蚀性,被广泛用于硝酸和氮肥等化工设备。含铭2528%的钢还可用于炉用构件如马弗罐、热电偶套管等。这类钢的主要缺点是脆性大,引起脆性的原因有:1在热变形时,加热超过再

11、结晶温度后,晶粒出现长大趋势。加热至9000c以上时,晶粒显著粗化。这是因为它是单相组织,无相变之故。所以通常Cr25型钢的热变形温度不超过7500C。2 “4750C脆性。在含铭超过 15%时,在4005000c围停留较长时间后,室温冲击韧性和塑性接近于零值。最高脆化温度接近4750C,故称为“4750C脆性。引起引起“ 4750c脆性”的原因可能是回火时从铁 素体中析出富铭的相,它的点阵常数大于铁素体的,析出时产生共格应力, 使钢的强度升高,韧性下降,并伴随硬度的升高。“4750C脆性具有复原性,可以通过加热至 6006500c保温1h后快冷予以消除。3 b现汇的析出。 铁-铭合金中,成分

12、相当于45%铭的合金在温度低于 8200c时,出现b相FeCr。随着温度的降低,相存在的围逐渐扩大。在相与a相之间还存 在较宽的两相区。相具有高的硬度7HRC68和脆性,析出时并伴有大 的体积变化,故引起很大脆性。钢中析出相还可能引起晶间腐蚀。相是 在8006000c围长时间加热形成的,如果合金从高温以较快的速度冷却, 可抑制相的生成。2马氏体不锈钢马主要有Cr13、Cr17型两种。铭量到达13%时,铭钢在加热过程中就不会 发生相变,得到单一的铁素体组织。但当钢中含碳量增加后,丫区将随之扩 大,故当Cr13型不锈钢中的含碳量0o 1%后,在加热过程中将发生a -丫 的相变,冷却后得到马氏体组织

13、,见图12-&假设进展8160c退火,那么得到铁素体+细粒状碳化铭,见图12-7。当含碳量超过00 35%后,得到过共析组织:粒状碳化物+马氏体,见图12-8。Cr13型马氏体不锈钢的耐蚀性较差,但它的机械性能却可通过热处理进展强化。另外价格低廉,故在腐蚀性较弱的介质中如水蒸气 ,且又要求高 的机械性能的条件下得到广泛应用。例如 1Cr1& 2Cr13钢广泛用作汽轮机 叶片、水压机阀、热裂设备配件和较高温度下工作的螺钉、 螺帽等。3Cr13、 4Cr13钢主要用于要求高强度,同时又要求耐蚀的条件下工作的零件,如医 疗器械的工具用钢、辗珠轴承、柱塞等,或在 4004500c工作的

14、弹簧。Cr13型马氏体不锈钢通常是在淬火和回火后使用的。这不仅使它能获得较 高的强度,也使它具有较高的耐蚀性。低温回火时,大量的铭仍保持在周 溶体中,所以耐蚀性能较高;高温回火事,由于固溶体分解,析出碳化铭 而造成附近的贫铭区重新获得铭浓度的平衡,从而保证了钢的耐蚀性。Cr13型不锈钢的相变温度约为 8000C,加热超过8000c后空冷即可得到马 氏体。随着淬火温度的升高,碳化铭Cr23C6不断溶解,硬度、耐蚀性不断提高。但加热超过10500c后,回火时碳化物析出过程强烈,使钢的耐 蚀性降低。因此淬火加热温度常控制在10000c左右。Cr13型不锈钢的回火温度是根据使用条件来决定的。假设要求高

15、的硬度,取2002500c低温回火;假设要求热强度,那么取 6007500c高温回火。在4006000c围回火,由于析出弥散度很大的碳化物,不仅使耐蚀性降低, 且冲击韧性也较低,因此应防止在此温度区间回火。这类钢中还包括2%的1Cr17Ni2钢。由于2%锲的参加,钢的基体组织由单相铁素体过渡到a + 丫两相组织淬火时丫相转变为马氏体。6500c回火的组织为 回火索氏体和呈带状分布的铁素体。因此可通过热处理来提高它的性能。这样它既有Cr17型不锈钢的耐蚀性,又有 Cr13型马氏体不锈钢的强度, 故被广泛用于化工机械、造船业和航空工业等方面。奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢比拟,奥氏体不锈钢除了具有很高

16、的耐蚀性外,还具有许多其它优点。它具有高的塑性,易于加工成各种形状的钢材薄板、型材;加热时不发生a丫相变,焊接性能良好;韧性及低温韧性好,没有冷脆倾向;不具有磁性。止匕外,由于奥氏体的再结晶温度比铁素体的再结晶温度高,故这类钢还可作为 5500c以上工作的热强钢。这类钢的主要缺点是价格昂贵;容易加工硬化,使切削加工较难进展。即使如此,它仍然是耐热钢和不锈钢中使用最广泛的一类钢。18-8型不锈钢在4008000c温度围长时间保温会出现晶间腐蚀,呈黑色网状分布于晶界,其原因是由于此温度下,晶界析出Cr23C6碳化物,致使碳化物周围基体的含铭量低于为保证耐蚀性所需要的最低量11。7%,从而引起品间腐

17、蚀。为防止晶间腐蚀,可采取固溶处理、降低钢的含碳量、 参加形成稳定碳化物的钛和锂等方法。18-8型不锈钢的热处理有三种方式。1周融处理固溶处理温度一般为 105g 11500C,钢的含碳量越高,固溶处理温度也越高。在加热不锈钢时,既应阻止外表氧化,也应防止外表增碳。因为增碳的结果使钢的晶间腐蚀倾向增大。关于保温时间,推荐表 1所列的数据加热保温后,薄壁零件可以空冷,其它均可进展水冷。缓慢冷却将在晶界析出过剩碳化物相,从而降低耐蚀性。固溶处理后得到单一的奥氏体组织亵12J 18型不锈钢的保温时间尿浸或宣税/卬1-34T113-25>25保盘时阊/min515n601 固溶处理后,钢具有最低

18、的强度和硬度,故是最大的软化处理,可以被切削加工;固溶处理后,钢具有最大的耐蚀性,是防止品间腐蚀的重要手段;固溶处理还可以消除因压力加工、焊接等引起的应力,恢复塑性。2消除应力处理为消除切削加工后的剩余应力,通常采用 3003500c的消除应力退火,保温12h后空冷。3稳定化处理钢中参加钛或钥可消除品间腐蚀,但它们的效果必须通过稳定化处理后才能保证。稳定化处理的工艺;将钢加热至 8509000C,保温2h,空冷。单纯的固溶处理使铭的碳化物全部溶入奥氏体中,吠和花的碳化物那么局部溶入奥氏体中,如经4008000c加热,溶入奥氏体中的碳大局部以Cr23C6形式析出,钛、锂固定碳的作用得不到发挥,品间腐蚀仍然发生。如果将温度提高到高于 Cr23C6的溶解温度,且又是碳化钛强烈析出的温度8509000C,保温2h,就能保证

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论