不銹鋼的性能與組織
目前已知的化學元素有100多種保跨,在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種揽宵。對于人們在與腐蝕現(xiàn)象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說克婶,最常用的元素有十幾種枕调,除了組成鋼的基本元素鐵以外稠鼻,對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳瞧佃、鉻传撰、鎳扑跌、錳扇殃、硅、鉬创皿、鈦投戴、鈮、鈦爸蝠、錳梢跳、氮砍毡、銅、鈷等粤街。這些元素中除碳剩症、硅、氮以外职颜,都是化學元素周期表中位于過渡族的元素胞饭。
實際上工業(yè)上應用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的,當幾種元素共存于不銹鋼這一個統(tǒng)一體中時吨艇,它們的影響要比單獨存在時復雜得多躬它,因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要注意它們互相之間的影響东涡,因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和冯吓。
1).各種元素對不銹鋼的性能和組織的影響和作用
1-1.鉻在不銹鋼中的決定作用:決定不銹鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻疮跑,每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻组贺。迄今為止,還沒有不含鉻的不銹鋼祖娘。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素失尖,根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后,促使其內部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展渐苏。這種變化可以從以下方面得到說明:
①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高
②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化
鈍化是由于陽極反應被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象掀潮。構成金屬與合金鈍化的理論很多,主要有薄膜論琼富、吸附論及電子排列論仪吧。
1-2. 碳在不銹鋼中的兩重性
碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一,鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式翎噩,在不銹鋼中碳的影響尤為顯著谷娇。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面,一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素治弯,并且作用的程度很大(約為鎳的30倍)菌渐,另一方面由于碳和鉻的親和力很大,與鉻形成—系列復雜的碳化物亮钩。所以,從強度與耐腐燭性能兩方面來看扔泵,碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的巢驶。
認識了這一影響的規(guī)律,我們就可以從不同的使用要求出發(fā)闭厕,選擇不同含碳量的不銹鋼个滓。
例如工業(yè)中應用最廣泛的叭痰,也是最起碼的不銹鋼——0Crl3~4Cr13這五個鋼號的標準含鉻量規(guī)定為12~14%,就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進去以后才決定的尼可,目的即在于使碳與鉻結合成碳化鉻以后斥滤,固溶體中的含鉻量不致低于11.7%這一最低限度的含鉻量。
就這五個鋼號來說由于含碳量不同勉盅,強度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的佑颇,0Cr13~2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強度低于3Crl3和4Cr13鋼,多用于制造結構零件草娜,后兩個鋼號由于含碳較高而可獲得高的強度多用于制造彈簧挑胸、刀具等要求高強度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕宰闰,可以將鋼的含碳量降至0.03%以下茬贵,或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻移袍,再如當高硬度與耐磨性成為主要要求時解藻,我們可以在增加鋼的含碳量的同時適當?shù)靥岣吆t量,做到既滿足硬度與耐磨性的要求葡盗,又兼顧—定的耐腐蝕功能螟左,工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼戳粒,含碳量雖高達0.85~0.95%路狮,由于它們的含鉻量也相應地提高了,所以仍保證了耐腐蝕的要求恼芙。
總的來講结晒,目前工業(yè)中獲得應用的不銹鋼的含碳量都是比較低的,大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.1~0.4%之間龟冻,耐酸鋼則以含碳0.1~0.2%的居多碎准。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號總數(shù)的一小部分,這是因為在大多數(shù)使用條件下陋抵,不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的焚怨。此外,較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求撼柳,如易于焊接及冷變形等铺描。
&nbs |