據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界每年因腐蝕而報(bào)廢的鋼材約占鋼材年產(chǎn)量的四分之一,而不銹鋼的產(chǎn)量占鋼鐵總產(chǎn)量的百分之一。石油、化工、化肥、合成纖維和石油提煉等工業(yè)部門(mén)中廣泛使用的金屬材和許多容器、管道、閥門(mén)、泵等一般都因與各種腐蝕性介質(zhì)接觸遭受腐蝕而報(bào)廢。因此,材料受到腐蝕而失效是當(dāng)今材料研究與發(fā)展中的三大主要問(wèn)題之一,另兩個(gè)問(wèn)題是抗疲勞與耐磨損問(wèn)題。
不銹鋼是指具有抗腐蝕性能的一類鋼種,通常所說(shuō)的不銹鋼是不銹鋼與耐酸鋼的總稱。不銹鋼不一定耐酸,但耐酸鋼同時(shí)又是不銹鋼。所謂不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼種。腐蝕速度小于0.01 mm每年者為wq耐蝕腐蝕,速度小于0.1 mm每年者為耐蝕。所謂的耐酸鈉是指在各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中能耐酸鈉的鋼。腐蝕速度小于0.1mm每年者為wq耐蝕,腐蝕速度小于1mm每年者為耐蝕。因此,不銹鋼并不是不腐蝕、只不過(guò)腐蝕速度較慢而已、{jd1}不被腐蝕的鋼是不存在的。
值得注意的是在同一介質(zhì)中,不同種類的不銹鋼腐蝕速度大不相同而同一種不銹鋼在不同的介質(zhì)中腐蝕行為也大不一樣。例如鎳鉻不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性很好,但在非氧化介質(zhì)中(如鹽酸)的耐蝕性就不好了。因此掌握各類不銹鋼的特點(diǎn)、對(duì)于正確選擇和使用不銹鋼是很重要的。
不銹鋼不僅要耐蝕,還要承受或傳遞載荷,因此還需要具有較好的力學(xué)性能。一般以板、管等型材加工成構(gòu)件或零件,因此,要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。不銹鋼按典型正火組織分為:鐵素體(F)型不銹鋼、馬氏體(M)型不銹鋼、奧氏體(A)型不銹鋼、奧氏體-鐵素體(A-F)雙相型不銹鋼及沉淀硬化或過(guò)渡型不銹鋼。
不銹鋼的合金化原理
提高鋼耐蝕性的方法很多,如表面鎮(zhèn)一層耐蝕金屬、涂敷非金屬層、電化學(xué)保護(hù)和改變腐蝕環(huán)境介質(zhì)等。但是利用合金化方法 ,提高材料本身的耐蝕性是zyx的防止腐蝕破壞的措施之一,其方法如下;
加入合金元素,提高鋼基體的電極電位,從而提高鋼的抗電化學(xué)腐蝕能力。一般住鋼中加入鉻、鎳、硅多元素均能提高其電極電位。由于Ni較缺,Si的大量加入會(huì)使鋼變脆,因此 ,只有Cr才是顯著提高鋼基體電極電位常用的元素。鉻能提高鋼的電極電位,但不是呈線性關(guān)系、如圖5.1所示。實(shí)驗(yàn)證呼鋼的電極電位隨合金元素的增加,存在著一個(gè)量變到質(zhì)變的關(guān)系,遵循1/8規(guī)律。當(dāng)鉻含量達(dá)到一定值時(shí)即1/8原子(1/8、2/8、3/8…)時(shí) ,電極電位將有一個(gè)突變。因此,幾乎所有的不銹鋼中,鉻含量均在12.5%(原子)以上,即11.7%(質(zhì)量)以上。加入合金元素使鋼的表面形成一層穩(wěn)定的、完整的與鋼的基體結(jié)合牢固的純化膜。通過(guò)調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例,使其具有奧氏體 鐵索體雙相組織,其中鐵素體占5%-12%。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。采用適當(dāng)熱處理工藝,可以防止晶間腐蝕,獲得{zj0}的耐蝕性。
不銹鋼的應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)與腐蝕的綜合作用所引起的開(kāi)裂稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,簡(jiǎn)稱SCC(Stress Crack Corrosion)。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)合Ni量達(dá)到8%-10%時(shí),奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性{zd0},繼續(xù)增加 含Ni量至45%~50%應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小,直至消失。防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的最主要途徑是加入Si2%~4%并從冶煉上將N含量控制在0.04%以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量 。另外可選用A-F雙用鋼,它在Cl-和OH-介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感。當(dāng)初始的微細(xì)裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴(kuò)展,體素體含量應(yīng)在6%左右。
不銹鋼的形變強(qiáng)化
單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能,可以冷拔成很細(xì)的鋼絲,冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過(guò)大量變形后,鋼的強(qiáng)度大力提高 ,尤其是在零下溫區(qū)軋制時(shí)效果更為顯著??估瓘?qiáng)度可達(dá) 2 000 MPa以上。這是因?yàn)槌死渥饔不Ч?,還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。<br />
奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強(qiáng)化后可用來(lái)制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。形變后若需焊接,則只能采用點(diǎn)焊工藝、形變使應(yīng)力腐蝕傾向性增加 。并因部分Y->M轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生鐵磁性,在使用時(shí)(如儀表零件中)應(yīng)予以考慮。<br />
再結(jié)晶溫度隨形變量而改變,當(dāng)形變量為60%時(shí),其再結(jié)晶溫度降為650℃冷變形奧氏體不銹鋼再結(jié)晶退火溫度為850~1050℃,850℃則需保溫3h,1050℃時(shí) 透燒即可,然后水冷。
固溶處理
將鋼加熱到1050~1150℃后水淬,主要目的是使碳化物溶于奧氏體中,并將此狀態(tài)保留到室溫 ,這樣鋼的耐蝕性會(huì)有很大改善。如上所述,為了防止晶問(wèn)腐蝕,通常采用固溶化處理,使Cr23C6溶于奧氏體中,然后快速冷卻。對(duì)于薄壁件可采用空冷 ,一般情況采用水冷。
穩(wěn)定化處理
一般是在固溶處理后進(jìn)行,常用于含Ti、Nb的18-8鋼,固處理后,將鋼加熱到850~880℃保溫后空冷 ,此時(shí)Cr的碳化物wq溶解,脫而鈦的碳化物不wq溶解,且在冷卻過(guò)程中充分析出,使碳不可能再形成格的碳化物,因而有效地xc了晶間腐蝕。
去應(yīng)力處理
去應(yīng)力處理是xc鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300~350℃回火。對(duì)于不 含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼,加熱溫度不超過(guò)450t,以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對(duì)于超低碳和合Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件,需在500~950℃,加熱 ,然后緩冷,xc應(yīng)力(xc焊接應(yīng)力取上限溫度),可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。
在奧氏作不銹鋼的基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量,并與回溶化處理相配合,可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織(含40~60%δ-鐵素體)的不銹鋼,典型鋼號(hào)有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼與里氏體不銹鋼相比有較好的焊接性,焊 后不需熱處理,而且其晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高,易形成σ相,使用時(shí)應(yīng)加以注意。
模具鋼大致可分為三類,即:冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。常用的模具鋼材料主要也是這三類模具鋼。如果你需要可以咨詢江門(mén)宏功金屬材料,專注于廣東地區(qū)以及周邊地區(qū)的模具鋼材批發(fā),