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钣金加工中使用的不锈钢分类

发布日期:2019年12月2日

  不锈钢是指在腐蚀性介质中具有较高抗腐蚀能力的高合金钢。在大气、水蒸气或淡水等弱介质中耐腐蚀或具有不锈性的钢称为不锈钢;在酸、碱、盐等化学腐蚀性强的介质中耐腐蚀的钢称为耐酸钢。两类钢的耐腐蚀性有差别,不锈钢不耐酸,而耐酸钢一般具有不锈性,简称不锈钢。

      钣金加工中使用的不锈钢,通常是按其成分和组织分为以下三类:

      1)铁素体不锈钢。铁素体不锈钢为单相铁素体组织,如典型的Gr17不锈钢,碳质量分数小于0.12%,铬质量分数为16% ~ 18%,加热时没有a→γ的转变,耐硝酸浓液、次氯酸钠及磷酸腐蚀性能很好,塑性好,强度低,且不能热处理强化,但有较高的脆性倾向和晶间腐蚀性,且焊接性能较差。主要用于生产化工、食品设备的容器、管道等。

      2)马氏体不锈钢。马氏体不锈钢在大气腐蚀介质中以及在弱蚀性介质中的耐腐蚀性能均很优良,并且随碳质量分数增大,强度、硬度增高,但其耐蚀性则随之降低。

      典型的牌号是1Cr13、2Cr13 等。这类钢中碳的平均质量分数为0.10% ~ 0.45%,随碳质量分数增大,强度增加,但耐蚀性下降;铬的平均质量分数为13%,主要用于制造强度和硬度较高的结构件及工具等。

      Cr13型钢的淬透性均较好,经锻造空冷后即可出现马氏体组织,硬度较高且有残余应力。为利于后续加工及调质处理,常需先高温退火或回火软化处理,并多在调质或淬火低温回火状态下使用,见表1-24。

      例如,3Cr13或4Crl3钢制成的弹簧,其最终热处理工艺是先经700~ 800摄氏度预热后,加热至1000~ 1050摄氏度,保温后油冷,在480~520摄氏度回火水冷,以抑制回火脆性,淬火后硬度大于54HRC,回火后硬度为40 - 46HRC。

3)奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢碳的质量分数≤0.03%时,由于其单相奥氏体组织非常稳定,在各种温度范围使用时耐硫酸、磷酸、醋酸及盐、碱液腐蚀性都很高,并且耐晶间腐蚀性良好。同时,还具有优良的高低温强度、韧性及良好的焊接工艺性能。在钣金生产中应用最广,可制作硫酸、磷酸、醋酸及盐、碱液等耐腐蚀设备。

      典型的牌号是18-8型镍铬不锈钢,其主要合金元素是Ni和Cr。当能扩大奥氏体相区的合金元素Ni质量分数为9%、Cr 质量分数为18%时,可在室温下形成单相奥氏体组织。铭还可提高钢的钝化能力,Ni 和Cr共同作用使钢具有高的耐蚀性能。

      这类钢容易在晶界上析出Cr3C6,造成晶间腐蚀,并且镍的价格昂贵,所以有时需加人Ti、Nb等元素提高钢的耐蚀性,有时需加人Mn、N元素的0Cr17Mn13Mo2N铬锰氮不锈钢代替,可成功使用于醋酸、甲酸及尿素等设备。

      通常需经固溶处理后使用,即将其加热至1050~ 1150C、保温2~4h,使所有碳化物全部溶人奥氏体中,再快速水冷至室温,获得单相奥氏体组织。经固溶处理后耐蚀性提高,塑性、韧性很好,强度较低。

      对于含Ti、Nb元素的18-8型不锈钢,固溶处理后还需进行稳定化处理,即将其加热至850~ 900C,保温2 ~4h后再空冷或炉冷至室温,使(Cr、 Fe)23C6 完全溶解,Ti、Nb的碳化物部分溶解,从而使碳全部稳定于碳化物中,提高固溶体铬的质量分数。

      经冷加工或焊接的18-8 型不锈钢,为避免发生应力腐蚀,还需进行消除应力处理,即将工件加热至300~ 350C (消除加工应力)或850C以上(消除焊接应力),然后缓冷。

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