【正文】 元素 Cr，可以提高材料的電極電位及鈍化能力 ，特別是含量達(dá)到 12％處，電極電位突然增加 (n/8原理 )，所以一般不銹鋼中的 Cr含量都大于 12％； ③ 加入足夠 Cr、 Ni，改變相圖使鋼成為單相組織 ，避免形成雙相組織的原電池。 ④ 加入 Mo、 Cu，提高對非氧化性酸的腐蝕抗力。 ⑤ 加入 Ti、 V，消除碳的晶間偏析，與鋼中的碳優(yōu)先形成化合物，避免晶界由于生成 Cr的碳化物而出現(xiàn)貧鉻，減輕了材料晶間腐蝕傾向。 ⑥ 加入 Mn、 N，可以代替 Ni擴(kuò)大奧氏體區(qū)，可以提高在有機(jī)酸中的耐腐蝕性。 1）馬氏體型： Cr13系列： 包括 1Cr1 2Cr1 3Cr1 4Cr13， Cr的含量一般在 13％左右，充分利用 Cr對電極電位提高的作用。第一位數(shù)字表示鋼的含碳量從 %%，數(shù)值越大，含碳量越高，熱處理后的強(qiáng)度和硬度越高，耐腐蝕則下降。 1Cr1 2Cr13不銹鋼主要用來制造耐腐蝕構(gòu)件，如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)的閥、結(jié)構(gòu)架等。在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，組織為回火索氏體。常規(guī)熱處理工藝為 10001050℃ 加熱淬火， 700790℃ 回火。 3Cr1 4Cr13淬火后能保證一定的硬度，它們的熱處理方法為 10001050℃ 加熱淬火， 200300℃ 回火，所得到的組織為回火馬氏體，有好的硬度和彈性，廣泛用在醫(yī)療器械上。 3Cr13的彈性好，可以旨在醫(yī)療用鉗子、鑷子，以及日常餐具等。 4Cr13的回火馬氏體有相當(dāng)?shù)挠捕?，常用來制造手術(shù)剪子、手術(shù)刀等。 2）鐵素體型 Cr17系列 常用牌號是 1Cr17。當(dāng) Cr的含量大于 17％后，在加熱過程中沒有奧氏體化轉(zhuǎn)變，始終保持單相的鐵素體，故成為鐵素體不銹鋼。這類鋼的耐腐蝕性好，但不能利用淬火得到馬氏體來強(qiáng)化，所以材料的強(qiáng)度較低，塑性非常好。通常不需進(jìn)行熱處理，在對塑性要求不苛刻時，可以進(jìn)行冷加工的加工硬化來提高強(qiáng)度。鐵素體型可以用來制造化工設(shè)備中的容器、管道等。 3）奧氏體型 常稱為 18－ 9型，常用牌號 0Cr18Ni 1Cr18Ni 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。這類鋼為一直都是單相奧氏體組織，故稱為奧氏體不銹鋼。 當(dāng) Cr的含量大于 %后能產(chǎn)生鈍化 ，阻礙陽極反應(yīng)；含 Ni達(dá)到 9％主要是擴(kuò)大 γ相區(qū)，降低鋼的 S 點到室溫以下 ，從高溫降到室溫也不發(fā)生 fcc→bcc 轉(zhuǎn)變。奧氏體不銹鋼是單相組織，電化學(xué)作用小，對硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸、堿類、鹽等溶液表現(xiàn)出化的耐腐蝕性，廣泛用來制造要求耐酸、堿、鹽腐蝕的容器和器械。此外，奧氏體不銹鋼是沒有磁性的，所以經(jīng)常用來制造防磁性的儀表構(gòu)件。 奧氏體型不銹鋼的晶間腐蝕 在 18－ 9型不銹鋼中，隨著碳的含量增加，鋼的耐腐蝕性下降。碳經(jīng)常在奧氏體晶界處有聚集，聚集的碳和鉻形成碳化物，降低了晶界出鉻的含量，表現(xiàn)為晶界的耐腐蝕性低，而出現(xiàn) 晶間腐蝕 。 加入 Ti的主要作用是為了抑制 (Cr,Fe)23C6在晶界上的析出，消除晶間腐蝕。 Ti的含量要大于 5*(C%－ )以得到要求的效果，但其含量不要大于 %，過多 Ti會使鋼出現(xiàn)鐵素體和產(chǎn)生 TiN夾雜物，降低了鋼的耐腐蝕性，還可能導(dǎo)致產(chǎn)生發(fā)紋 (細(xì)小裂紋 )。 奧氏體型不銹鋼的熱處理 ① 固溶處理 將鋼加熱到 1050－ 1100℃ ，讓所有碳化物全部溶解，各元素均勻溶解分布，水淬得到過飽和而來不及析出碳化物，達(dá)到均勻組織，提高耐腐蝕性。 ② 穩(wěn)定化處理 用于含 Ti、 Nb的 18－ 8鋼，加熱溫度高于 Fe、 Cr碳化物溶解溫度，而低于碳化鈦的溶解溫度，部分的碳化鈦被保留，緩慢冷卻，溶入奧氏體中的碳充分以碳化鈦形式析出，得到消除晶間腐蝕的目的，常規(guī)工藝為加熱溫度 850－ 880℃ ，保溫 6小時，空冷或爐冷。 ③ 消除應(yīng)力處理 不銹鋼中有應(yīng)力的存在，可以引起應(yīng)力腐蝕，降低性能甚至造成早期斷裂，對于冷加工的應(yīng)力一般加熱到 300－350℃ ，而焊接應(yīng)力則要加熱到 850℃ 以上，這時還有穩(wěn)定化處理的效果。 一、不銹鋼 第五節(jié) 特殊鋼 二、耐 熱鋼 用途： 多用來制造爐用零件，如燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、鍋爐吊鉤、加熱爐底版、輥道以及爐管、連接螺栓等。 性能要求： 熱穩(wěn)定鋼在高溫下具有較好的抗氧化性，而有一定強(qiáng)度的鋼種，也稱為 抗氧化鋼 ，又叫不起皮鋼。盡管有些零件加了氧化富裕量，為保證一定的壽命，防止高溫螺紋的咬死，必須減少高溫氧化量。 典型牌號 ： 早期用 3Cr18Ni25Si2，現(xiàn)在主要用 3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N。后著抗氧化性稍差，但其他各方面的性能均優(yōu)于前者。它們都屬于奧氏體型鋼，不僅有良好的抗氧化性，而且有抗硫腐蝕和抗?jié)B碳能力，可以進(jìn)行剪切、沖壓、焊接加工。 1）熱穩(wěn)定鋼 成分特點 ? 高鉻 ，鉻是一種鈍化元素，含鉻鋼能在表面形成一層致密的Cr2O3氧化膜，有效阻擋氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散，所以鋼中鉻含量常大于 20％，如達(dá)到 22％在 1100℃ 以下是穩(wěn)定的。 ? 加入 Si，在高溫下，可以形成 SiO2薄膜，也能提高抗氧化性，但過量的硅會惡化鋼的熱加工性能。 ? 加入 Al，鋁是比較經(jīng)濟(jì)的提高抗氧化行元素，形成的 Al2O3薄膜與鉻相似，含鋁 5％的奧氏體鐵錳鋁鋼可在 800℃ 以下長期使用，含鋁 6％可使鋼到 980℃ 有好的抗氧化性。 ? Ni和 Re， Ni是穩(wěn)定奧氏體元素，稀土元素的加入能穩(wěn)定鉻的氧化膜。 用途： 汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪盤、葉片、高壓鍋爐過熱器管道、熱處理爐的傳輸帶、過溫工作螺栓、彈簧等。 性能要求： 高溫下有一定抗氧化能力和較高強(qiáng)度以及良好組織穩(wěn)定性的鋼中叫熱強(qiáng)鋼。與熱穩(wěn)定鋼相比，都用在高溫下，都要求抗氧化能力和高溫強(qiáng)度，而熱穩(wěn)定重點強(qiáng)調(diào)抗氧化能力，熱強(qiáng)鋼的重點則是強(qiáng)調(diào)高溫強(qiáng)度。 ? 高的高溫強(qiáng)度，在應(yīng)用狀態(tài)不應(yīng)斷裂、大的塑性變形； ? 持久熱強(qiáng)性，材料在高溫下發(fā)生塑性變形出常規(guī)方式外，在低于屈服應(yīng)力下還可以發(fā)生蠕變。 ? 組織穩(wěn)定行則要求在長期的使用溫度下，不發(fā)生組織變化，否則可能出現(xiàn)軟化降低強(qiáng)度或脆化而導(dǎo)致脆性破壞。 常用鋼種 1) 珠光體型鋼 如 15CrMo、 12Cr1MoV等。用于 600℃ 以下，合金元素總量不超過 3－ 5％。 2) 馬氏體鋼 Cr13型， 1Cr13可用到 450－ 475℃ ， 2Cr13只能用到 400－ 450。在此基礎(chǔ)上加入 W、 Mo、 V可以提高使用溫度， 1Cr11MoV可用到 540℃ ，1Cr12WMoV可用到 580℃ ，它們在 1050℃ 加熱 720－ 740℃ 快冷，強(qiáng)度由于珠光體型。為提高耐磨性而增加熱強(qiáng)鋼的碳含量， 4Cr9Si2可用到 650℃ ，4Cr10Si2Mo可用到 800℃ 。 3) 貝氏體鋼 這類鋼的正火態(tài)組織有部分貝氏體組成，這是大量合金元素加入造成 TTT曲線右移，空冷時發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，如 12MoVWBSiRe、12Cr2MoWVTiB及 12Cr3MoVSiTiB等，使用溫度在 580－ 620℃ 。 4) 奧氏體鋼 這類熱強(qiáng)鋼用在 600700℃ ，且組織為奧氏體的鋼種，其中合金元素的含量大大超過 10％以上。 600℃ 使用 1Cr18Ni9Ti有足夠的抗氧化性和熱強(qiáng)度。組織穩(wěn)定，廣泛用在鍋爐和汽輪機(jī)制造方面。 650℃ 以上可采用4Cr14Ni14W2Mo，用在航空、船舶、汽車的排氣閥等。 不銹鋼、耐熱鋼的合金元素量大，價也高，按使用溫度來合理選擇。大于 750℃則用鎳基、鈷基合金。而超過 900℃ 則用鈮基、鉬基合金或陶瓷材料。 二、耐 熱鋼 第五節(jié) 特殊鋼 本章小結(jié) 1. 合金鋼 — 合金元素對 C曲線、共析點等的影響。如除 Co外， C曲線都右移，提高淬透性；共析點左移，高速鋼鑄態(tài)組織出現(xiàn) Ld。 2. 典型鋼種的熱處理工藝：（低合金刃具鋼、碳素工具鋼、高速鋼的成分特點、熱處理工藝等）。