不銹耐酸鋼
稱耐酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼為耐酸鋼。二者在合金化程度上有差異,不銹鋼不一定耐酸,而耐酸鋼則一般均有不銹性,因此習(xí)慣上將不銹耐酸鋼簡稱為不銹鋼。編輯本段用途種類
據(jù)工業(yè)上主要用途,不銹耐酸鋼分為不銹耐酸鋼分為不銹鋼和耐
不銹耐酸鋼
酸兩種。在空氣中能抵搞腐蝕的叫不銹鋼;在各種侵蝕性強(qiáng)烈的介質(zhì)中能抵搞腐蝕作用的鋼叫耐酸鋼。不銹鋼并不一定耐酸,而耐酸鋼一般卻有良好的不銹性能。這類鋼主要含鉻、鎳等合金元素,有和還含有少量的鉬、釩、銅、錳、氮或其他元素。鉻含量有的高達(dá)25%左右(含鉻量在13%以下的鋼,只有在腐蝕不強(qiáng)烈的情況下才是耐蝕的),鎳含量高達(dá)20%左右。這類鋼主要用于制造化工設(shè)備、醫(yī)療器械、食品工業(yè)設(shè)備以及其他要求不銹的器件等。編輯本段歷史
不銹鋼的發(fā)明是冶金史上的一項重大成就。20世紀(jì)初,吉耶(L.B.Guillet)于1904~1906年和波特萬(A.M.Portevin)于1909~1911年在法國;吉森(W.Giesen)于1907~1909年在英國發(fā)現(xiàn)了鐵-鉻和鐵-鉻-鎳合金的耐腐蝕性能。蒙納爾茨(P.Monnartz)于1908~1911年在德國提出了不銹性和鈍化理論的許多觀點。工業(yè)用不銹鋼的:含Cr12~13%的馬氏體不銹鋼是布里爾利(H.Brearley)1912~1913年在英國;含Cr14~16%,C0.07~0.15%的鐵素體不銹鋼是丹齊曾 (C.Dantsizen)1911~1914年在美國;含C<1%,Cr15~40%,Ni<20%的奧氏體不銹鋼是毛雷爾 (E.Maurer)和施特勞斯(B.Strauss)1912~1914年在德國。在此基礎(chǔ)上隨后又發(fā)展了的“18-8”不銹鋼(C~0.1%,Cr~18%,Ni~8%)。在馬氏體、鐵素體和奧氏體三大類型不銹鋼相繼出現(xiàn)后,30年代又發(fā)明了奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。40年代至50年代,馬氏體和半奧氏體沉淀硬化不銹鋼和節(jié)約鎳的Cr-Mn-Ni-N等不銹鋼以及含碳量低于 0.03%的超低碳不銹鋼也開始生產(chǎn)。60年代以后又出現(xiàn)了馬氏體時效不銹鋼,TRIP(transformation inducedplasticity,見形變熱處理)不銹鋼和碳,氮總量低于150ppm的鐵素體不銹鋼。70年代末,世界不銹鋼年產(chǎn)量超過1000萬噸,一些不銹鋼產(chǎn)量約占其總鋼產(chǎn)量的1%左右。中國于1952年開始大量試制和生產(chǎn)不銹鋼,至70年代已有45個定型牌號。編輯本段合金元素的作用
不銹鋼重要的技術(shù)要求是耐蝕性,合適的力學(xué)性能,良好的冷、熱加工和焊接等工藝性能。鉻是不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素。當(dāng)鋼中含鉻量達(dá)到12%左右時,鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性的上升。此時鋼的表面形成一層極薄而致密的鉻的氧化膜,阻止金屬基體被繼續(xù)侵蝕(見金屬腐蝕)。除鉻外,不銹鋼中還含其他元素,有些是作為主要成分加入的,有的則是殘留的雜質(zhì);其影響見下表。編輯本段類別
不銹耐酸鋼種類繁多,特性各異,按組織分類及其特性如下:
鐵素體不銹鋼
以鉻為主要合金元素,含Cr12~30%,C≤0.25%;有些鋼種還含Mo、Ti等元素,如1Cr17,1Cr25,0Cr18Mo2Ti等。一般呈單相鐵素體或半鐵素體組織。由于此類鋼是單相組織,沒有相變,因而無法通過熱處理使之強(qiáng)化。此類鋼熱導(dǎo)率較大而熱脹系數(shù)較小,抗氧化性強(qiáng),而且耐蝕性隨鋼中鉻量增加而提高,故多用于制造耐大氣、蒸汽、水及氧化性酸和有機(jī)酸腐蝕的零部件和耐熱部件。它們的耐氯化物應(yīng)力腐蝕的性能優(yōu)于一般Cr-Ni奧氏體鋼,但對晶間腐蝕比較敏感。當(dāng)鋼中增加含硫量(S0.35%)時,還具有良好的易切削性能。 如果鋼中含鉻量≥15%,鐵素體不銹鋼的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度會升到室溫以上,而且在≥900℃加熱時會出現(xiàn)晶粒長大而導(dǎo)致出現(xiàn)脆性。在550~750℃和 475℃長期停留也會出現(xiàn)σ相脆性和 475℃脆性。但含碳、氮總量低于150ppm的高鉻鐵素體不銹鋼如Cr18Mo2,Cr26Mo1等,基本上不產(chǎn)生室溫脆性。如果作為焊接部件使用,焊接過程要采取防止增加碳、氮的措施才能獲得滿意性能。
奧氏體不銹鋼
鋼中含Cr約18%、Ni8~10%、C約0.1%時,具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括的“18-8”鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系鋼。奧氏體組織的鋼是無磁性而且具有高韌性和塑性,但強(qiáng)度較低,而且不能通過相變使之強(qiáng)化,僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如果把S、Ca、Se、Te等元素加入鋼中,它便具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外,還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。不銹鋼中的含碳如低于0