奧氏體不銹鋼最基本的合金元素是鉻和鎳，代表性的牌號是含鉻為18%左右、含鎳為8%左右的鉻－鎳奧氏體不銹鋼，常稱為18-8不銹鋼。鉻和鎳的元素配比基本上保證了鋼的組織是穩定的奧氏體。


 奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的發展(zhan)很快，為了(le)適應不(bu)(bu)同條件的需要，在18-8鋼(gang)(gang)的基(ji)礎上，改變(bian)碳的含量或(huo)添加(jia)其他合金元素，賦予了(le)這類不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)更優良的性能。


  1. 降低碳的(de)含量或(huo)加(jia)入(ru)鈦、鈮(ni)元素，可提高耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕性能，鈦或(huo)鈮(ni)的(de)加(jia)入(ru)量有一定的(de)要求，見本書第(di)一章(zhang)第(di)二節的(de)內容。鈦加(jia)入(ru)量及Ti/C比與(yu)晶(jing)間腐(fu)蝕的(de)關系(xi)見圖3-1。


圖 1.jpg


  2. 加(jia)入鉬(mu)、元素(su)可提高在硫(liu)酸中(zhong)的耐腐(fu)蝕性(xing)。鉬(mu)及(ji)銅對18-8 鋼在硫(liu)酸中(zhong)耐腐(fu)蝕性(xing)的影響分別見(jian)圖(tu)3-2和圖(tu)3-3。


圖 3.jpg


 18-8鋼(gang)加(jia)入1.5%~4%的鉬(mu)(mu)，還可提高在各(ge)種有機(ji)酸(suan)(suan)、硫(liu)酸(suan)(suan)鹽、漂(piao)白粉(fen)等(deng)介質中(zhong)的耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)，但加(jia)鉬(mu)(mu)的不(bu)銹鋼(gang)不(bu)適合(he)在硝酸(suan)(suan)中(zhong)使用。在奧氏體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)加(jia)入鉬(mu)(mu)量過(guo)高時，可能(neng)會因(yin)出(chu)現較(jiao)多量的δ-鐵素體和σ相而引起(qi)脆性(xing)及晶間腐(fu)蝕(shi)性(xing)降(jiang)低，特別(bie)是經(jing)過(guo)敏化(hua)處理時，高鉬(mu)(mu)的不(bu)利作(zuo)用更突出(chu)，見圖3-2中(zhong)的線2。


銅加入(ru)鉻－鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，會提高在硫酸中(zhong)的耐腐蝕(shi)性，但加入(ru)某些鉻－錳－氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)時(shi)(shi)，可(ke)能會使(shi)產(chan)生晶間腐蝕(shi)的敏化溫度范圍擴大，出現晶間腐蝕(shi)的敏化時(shi)(shi)間縮短，而產(chan)生不(bu)(bu)利影響(xiang)，在熱處理(li)或使(shi)用時(shi)(shi)應予以注意。


3. 加入(ru)硅并提高鉻、鎳(nie)等元素的(de)含量(liang)，可高不銹鋼(gang)在濃硝酸中的(de)耐腐蝕性。


4. 奧氏體不銹鋼中加入鉬或氮元素，可以提高在含有氯離子介質中的抗點腐蝕性能，以304不銹鋼和316LN不銹鋼(gang)兩種奧氏體不銹鋼比較，前者抗點蝕指數只為18,而后者的抗點蝕指數可達27。316L不銹鋼抗點蝕能力遠高于304不銹鋼。


5. 錳和氮可以取(qu)代鉻－鎳奧(ao)氏體不銹鋼中的鎳，以節約稀有貴重金屬鎳。


6. 奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)大幅度降低碳的含(han)量(liang)，嚴格限制鉭（Ta)、鈷的含(han)量(liang)，可改變原(yuan)子核性質，而應用于原(yuan)子能工業(ye)。加入(ru)某些(xie)合(he)金元(yuan)素(su)時，考(kao)慮元(yuan)素(su)對組織的穩定(ding)作用，在鉻、鎳的含(han)量(liang)上(shang)允許做適當的調整。


對于鉻－鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼，在含(han)有其他合金(jin)元(yuan)素時，為保證鋼的(de)組織(zhi)是完全(quan)奧氏體(ti)組織(zhi)，鎳(nie)的(de)含(han)量應不(bu)小于下列經(jing)驗公式所給出的(de)數值：Ni≥1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2。


式中(zhong)各元素符(fu)號(hao)分(fen)別表(biao)示該元素在鋼中(zhong)的(de)質(zhi)量(liang)百分(fen)數含量(liang)。當鋼中(zhong)鎳的(de)含量(liang)低(di)于按此公式的(de)計(ji)算值時，則鋼的(de)組(zu)織不完全是奧氏(shi)體，可能(neng)還有一(yi)定量(liang)的(de)δ-鐵素體。此公式適用于自高溫快(kuai)速冷卻鋼的(de)組(zu)織。


對于以錳、氮(dan)(dan)代鎳的Cr-Mn-Ni-N奧氏體(ti)不銹鋼，當錳含(han)(han)量在5%~14%范圍時，為保(bao)證(zheng)在1150℃時能(neng)具有完全奧氏體(ti)組織，所需要(yao)的碳加(jia)氮(dan)(dan)的最小含(han)(han)量應滿足下列公(gong)式：


C+N≥0.078[Cr+0.63W +1.4Mo+2.5V+2.8Nb+1.74（Si-0.5)-12.5]-0.05Ni


式中各元素(su)符號分(fen)別表示該元素(su)在(zai)鋼(gang)(gang)中的質(zhi)量(liang)(liang)百分(fen)數含量(liang)(liang)。在(zai)18-8鋼(gang)(gang)基礎上(shang)，奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)的發展(zhan)變化過(guo)程見(jian)圖(tu)3-4。





圖3-4除(chu)顯示了(le)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼外(wai)，還顯示了(le)在奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼基礎上，通過(guo)調整(zheng)鉻、鎳含(han)量或(huo)加入其(qi)他合金元素(su)后(hou)演變而來的部分耐腐蝕合金和沉淀硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。


我國標(biao)準(zhun)中，奧氏體不銹鋼棒材(cai)(cai)、鍛材(cai)(cai)和(he)鑄材(cai)(cai)的部分(fen)牌號(hao)及化學(xue)成(cheng)分(fen)見表3-1。