不銹鋼的分類、主要成分及機(jī)械工藝性能比較

不銹鋼 按主要化學(xué)組成可分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳氮不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，如耐硝酸（硝酸級(jí)）不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等。
按鋼的功能特點(diǎn)分類，如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼，超塑性不銹鋼等。通常以金相組織進(jìn)行分類。按金相組織分類為：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型雙相不銹鋼、奧氏體-馬氏體A-M型雙相不銹鋼和沉淀硬化PH型不銹鋼。

以下是具體的不銹鋼的分類、主要成分及機(jī)械工藝性能比較：

分類	大概成分%			淬火性	耐蝕性	加工性	可焊接性	磁性
	C	Cr	Ni
鐵素體系	0.35以下	16-27	-	無	佳	尚佳	尚可	有
馬氏體系	1.20以下	11-15	-	自硬性	可	可	不可	有
奧氏體系	0.25以下	16以上	7以上	無	優(yōu)	優(yōu)	優(yōu)	無

    以上分類僅是按鋼的基體組織分的，工業(yè)中應(yīng)用的不銹鋼的組織除了上面講的三種基本類型以外，還有馬氏體—鐵素體，奧氏體—鐵素體，奧氏體—馬氏體等過渡型的復(fù)相不銹鋼，以及具有馬氏體—碳化物組織的沉淀硬化不銹鋼。

    2-1.鐵素體鋼 

     含鉻大于14%的低碳鉻不銹鋼，含鉻大干27%的任何含碳量的鉻不銹鋼，以及在上述成分基礎(chǔ)上再添加有鉬、鈦、鈮、硅、鋁、鎢、釩等元素的不銹鋼，化學(xué)成分中形成鐵素體的元素占優(yōu)勢(shì)，基體組織為鐵素。這類鋼在淬火（固溶）狀態(tài)下的組織為鐵素體，退火及時(shí)效狀態(tài)的組織中則可見到少量碳化物及金屬間化合物。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。

    2-2.鐵素體—馬氏體鋼

    這類鋼在高溫時(shí)為y+a（或δ）兩相狀態(tài)，快冷時(shí)發(fā)生y-M轉(zhuǎn)變，鐵素體仍被保留，常溫組織為馬氏體和鐵素體,由于成分及加熱溫度的不同，組織中的鐵素體量可在百分之幾至幾十的范圍內(nèi)變化。0Crl3鋼，lCrl3鋼，鉻偏上限而碳偏下限的2Cr13鋼，Cr17Ni2鋼，Cr17wn4鋼，以及在ICrl3鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的許多改型12%鉻熱強(qiáng)鋼（這類鋼也叫做耐熱不銹鋼）中的許多鋼號(hào)，如Cr11MoV，Cr12WMoV，Crl2W4MoV，18Crl2WMoVNb等均屬干這一類。

    鐵素體—馬氏體鋼可以部分地接受淬火強(qiáng)化，故可獲得較高的機(jī)械性能。但它們的機(jī)械性能與工藝性能在很大程度上受組織中鐵素體的含量及分布形態(tài)的影響。這類鋼按成分中的含鉻量分屬12~14%與15~18%兩個(gè)系列。前者具有抵抗大氣及弱腐蝕性介質(zhì)的能力，并且具有良好的減震性及較小的線膨脹系數(shù)；后者的耐腐蝕性能與相同含鉻量的鐵素體耐酸鋼相當(dāng)，但在一定程度上也保留著高鉻鐵素體鋼的某些缺點(diǎn)。

   2-3.馬氏體鋼

    這類鋼在正常淬火溫度下處在y相區(qū)，但它們的y相僅在高溫時(shí)穩(wěn)定，M點(diǎn)一般在3OO℃左右，故冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這類鋼包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%鉻熱強(qiáng)鋼，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB鋼等。馬氏體不銹鋼的機(jī)械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能，均和含鉻12~14%的鐵素體-馬氏體不銹鋼相近。由于組織中沒有游離的鐵素體，機(jī)械性能比上述鋼要高，但熱處理時(shí)的過熱敏感性較低。

    2-4.馬氏體—碳化物鋼

    Fe－C合金的并析點(diǎn)的含碳為0.83%，在不銹鋼中由于鉻使S點(diǎn)左移，含12%鉻和大于0.4%碳的鋼（圖11-3），以及含18%鉻和大于0.3%碳的鋼（圖卜）3）均屬于過共析鋼。這類鋼在正常淬火溫度加熱，次生碳化物不能*溶于奧氏體，因此淬火后的組織為馬氏體和碳化物組成。

    屬于這一類的不銹鋼牌號(hào)不多，卻是一些含碳比較高的不銹鋼，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo鋼等，含碳量偏上限的3Crl3鋼在較低的溫度下淬火，也可能出現(xiàn)這樣的組織。由于含碳量高,上述9Cr18等三個(gè)鋼號(hào)中雖含有較多的鉻，但其耐腐蝕性能僅與含12~14%鍺的不銹鋼相當(dāng)。這類鋼的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、軸承、彈簧及醫(yī)療器械等。

    2-5.奧氏體鋼

    這類鋼含有較多擴(kuò)大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的元素，在高溫時(shí)為均為y相，冷卻時(shí)由于Ms點(diǎn)在室溫以下，所以在常溫下具有奧氏體組織。 18-8， 18－12、25-20、20-25Mo等鉻鎳不銹鋼，以錳代替部分鎳并加氮的低鎳不銹鋼如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti鋼等均屬于這一類。

    奧氏體不銹鋼具有前已述及的許多優(yōu)點(diǎn)，雖然機(jī)械性能也比較低，和鐵素體不銹鋼—樣不能熱處理強(qiáng)化，但可以通過冷加工變形的方法，利用加工硬化作用提高它們的強(qiáng)度。 這類鋼的缺點(diǎn)是對(duì)晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕比較敏感，需通過適當(dāng)?shù)睾辖鹛砑觿┘肮に嚧胧┫?

    2-6.奧氏體—鐵素體鋼

    這類鋼因擴(kuò)大y區(qū)和穩(wěn)定奧氏體元素的作用程度，不足以使鋼在常溫或很高的溫度下具有純奧氏體組織，因此為奧氏體－鐵素體復(fù)相狀態(tài)，其鐵素體量也因成分及加熱溫度不同而可在較大的范圍內(nèi)變化。

    屬于這一類的不銹鋼很多，如低碳的18－8鉻鎳鋼，加鈦、鈮、鉬的18－8鉻鎳鋼，特別是在鑄鋼的組織中均可見到鐵素體，此外含鉻大于14~15%而碳低于0.2%的鉻錳不銹鋼（如Cr17Mnll），以及目前研究的和已獲得應(yīng)用的大多數(shù)鉻錳氮不銹鋼等。與純奧氏體不銹鋼比較，這類鋼的優(yōu)點(diǎn)很多，如屈服強(qiáng)度較高，抗晶間腐蝕的能力較高，應(yīng)力腐蝕的敏感性低，焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向小，鑄造流動(dòng)性好等等。缺點(diǎn)是壓力加工性能較差，點(diǎn)腐蝕傾向較大，易產(chǎn)生c相脆性，在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出弱磁性等。所有這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)均來源于組織中的鐵素體。

    2-7.奧氏缽—馬氏體鋼

    這類鋼的Ms點(diǎn)低于室溫，固溶處理以后為奧氏體組織，易于成形和焊接。通常可用兩種工藝方法使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。一是固溶處理以后經(jīng)700~800度加熱，奧氏體因析出碳化鉻而轉(zhuǎn)變?yōu)榻榉€(wěn)定狀態(tài)，Ms點(diǎn)升高至室溫以上，冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；二是固溶處理以后直接冷卻至Ms與Mf點(diǎn)之間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。后一方法可獲得較高的耐腐蝕性能，但固溶處理以后至深冷的間隔時(shí)間不宜過久，否則會(huì)因奧氏體的陳化穩(wěn)定作用而使深冷的強(qiáng)化效應(yīng)降低。經(jīng)上述處理以后鋼再經(jīng)400~500度時(shí)效，使析出金屬間化合物進(jìn)—步強(qiáng)化。這類鋼的典型鋼號(hào)有17Cr一7Ni一A1、15Cr－9Ni－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－Mo一A1等等。這類鋼也稱為奧氏體－馬氏體時(shí)效不銹鋼，并因?yàn)閷?shí)際上這些鋼的組織中除奧氏體和馬氏體以外，還存在不同數(shù)量的鐵素體，故也稱為半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。

    這類鋼是50年代后期發(fā)展和應(yīng)用的新型不銹鋼，它們總的特點(diǎn)是強(qiáng)度高（C可達(dá)100一150）及熱強(qiáng)性好，但由于含鉻量較低并在熱處理時(shí)有碳化鉻析出，因此耐腐蝕性能比標(biāo)準(zhǔn)的奧氏體不銹鋼要低一些。也可以說這類鋼的高強(qiáng)度是在犧牲一部分耐腐蝕性能與其他性能（如非磁性）的情況下獲得的，目前這類鋼主要用于航空工業(yè)及火箭導(dǎo)彈生產(chǎn)方面