特殊性能鋼之不銹鋼的淬火方法

發(fā)布時間：2012-10-24 16:44:45

特殊性能鋼是指具有特殊物理化學(xué)性能并可在特殊環(huán)境下工作的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼及低溫用鋼等。 1．金屬腐蝕與防護(hù) 金屬腐蝕通?？煞譃榛瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型。前者是金屬在干燥氣體或非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，腐蝕過程不產(chǎn)生電流，鋼在高溫下的氧化屬于典型的化學(xué)腐蝕；后者是金屬與電解質(zhì)溶液接觸時所發(fā)生的腐蝕，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，鋼在室溫下的銹蝕主要屬于電化學(xué)腐蝕，大部分金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。當(dāng)兩種互相接觸的金屬放人電解質(zhì)溶液時，由于兩種金屬的電極電位及淬火方法不同，彼此之間就形成一個微電池，并有電流產(chǎn)生。電極電位低的金屬為陽極，電極電位高的金屬為陰極，陽極的金屬將不斷被熔解，而陰極金屬就不被腐蝕。對于同一種合金，由于組成合金的相或組織不同，淬火方法也不同，也會形成微電池，造成電化學(xué)腐蝕。提高金屬的抗電化學(xué)腐蝕能力，通常采取以下措施： ①通過淬火方法獲得單相均勻的金屬組織，從而不會產(chǎn)生原電池作用。
　?、谕ㄟ^加入合金元素提高金屬基體的電極電位及淬火方法。
　　③加入合金元素，在金屬表面形成一層致密的氧化膜，又稱鈍化膜，把金屬與介質(zhì)分隔開，防止進(jìn)一步的腐蝕，為淬火方法做準(zhǔn)備。 2．不銹鋼的用途及性能要求不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋開發(fā)、國防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用。對不銹鋼的性能要求最主要的是耐蝕性，除此之外，制作工具的不銹鋼還要求高硬度、高耐磨性，制作重要結(jié)構(gòu)零件要求高強(qiáng)度，某些不銹鋼則要求有較好的加性能，需采用不同的淬火方法。 3．不銹鋼的成分特點 ①碳含量：耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈低。大多數(shù)不銹鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.2%。對碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求較高0.85%-0.95%的不銹鋼，應(yīng)相應(yīng)地提高鉻含量和特殊的淬火方法。
　?、谥骷釉兀篊r是最重要的必加元素，不但提高鐵素體電位，鋼的耐蝕性明顯提高。同時，在金屬表面形成致密氧化膜使腐蝕過程受阻，從而提高鋼的耐蝕性；Ni是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，經(jīng)適宜的淬火方法，用于形成單相固溶體奧氏體組織，顯著提高耐蝕性，也可提高材料電極電位，但鎳稀缺，鋼中Ni與Cr鉻常配合使用則會大大提高其在氧化性及非氧化性介質(zhì)中的耐蝕性。
　　③其他元素：加入Mo、Cu等元素，經(jīng)適宜的淬火方法可提高鋼在非氧化性酸中的耐蝕能力；加入Ti、Nb能優(yōu)先同碳形成穩(wěn)定碳化物，使Cr保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕鋼的晶界腐蝕傾向。加入Mn、N等，部分代替Ni以獲得奧氏體組織，經(jīng)適宜的淬火方法能提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。 4．常用不銹鋼不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼。 (1)馬氏體不銹鋼：為了提離耐蝕性，馬氏體不銹鋼的含碳量都控制在很低的含量范圍，一般不超過0.4%。含碳量越低，經(jīng)合適的淬火方法，鋼的耐蝕性就越好。含碳量越高，基體中的含碳量就越高，則鋼的強(qiáng)度和硬度就越高；但含碳量越高，形成鉻的碳化物量也就越多，其耐蝕性就變得越差一些。lCr13、2Cr13鋼：耐蝕性較好，且有較好的力學(xué)性能。一般采用調(diào)質(zhì)處理與選擇合適的淬火方法。3Cr13、4Cr13：鋼因碳含量增加，強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。采用淬火方法進(jìn)行淬火、低溫回火處理，制作具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)工具。 (2)鐵素體型不銹鋼：常用的鐵素體不銹鋼的含碳量低于0.15%，含鉻量為12%-30%。，也屬于鉻不銹鋼。由于含碳量相應(yīng)地降低，含鉻量有相應(yīng)地提高淬火方法，鐵素體型不銹鋼為單相鐵素體組織，耐蝕性比Cr13型鋼更好，塑性、淬火方法的淬火性、焊接性也優(yōu)于馬氏體不銹鋼。這類鋼在淬火介質(zhì)中進(jìn)行退火或正火狀態(tài)下處理下，塑性很好，但強(qiáng)度顯然比馬氏體不銹鋼低，經(jīng)合適的淬火方法，主要用制造耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件。 (3)奧氏體型不銹鋼：由于鎳的加入，擴(kuò)大了奧氏體區(qū)，因而18-8型不銹鋼在退火狀態(tài)下呈現(xiàn)奧氏體+碳化物的組織。碳化物的存在，對鋼的耐腐蝕性有很大損傷，故通常采用固溶處理或其他淬火方法進(jìn)一步提高其耐蝕性，即把鋼加熱到1100℃后水冷，淬火方法使碳化物溶解在高溫下的奧氏體中，再通過快令，就在室溫下獲得單相的奧氏體組織。單相奧氏體不銹鋼具有很強(qiáng)的加工硬化特性，奧氏體型不銹鋼的淬火方法一般利用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度，其形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹鋼要強(qiáng)。此外，還具有較好的耐熱性，可在700℃下長期使用。這類鋼不僅耐腐蝕性能好，而且鋼的冷熱加工性和焊接性也很好。在450-850℃加熱，或在焊接時，由于在晶界析出鉻的碳化物，使晶界附近的含鉻量降低，在介質(zhì)中會引起晶間腐蝕。故18—8型不銹鋼中常加入Ti或Nb，以防止晶間腐蝕，也可以進(jìn)一步降低鋼的含碳量，即生產(chǎn)超低碳的不銹鋼。對于已產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的零件，也可通過固溶處理消除。本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。

常見問題