淬火温度对含钼马氏体不锈钢组织性能的影响
收稿日期:2010 01 04
作者简介:白鹤(1983 ),男,陕西宝鸡人,硕士研究生.
第4卷 第2期材 料 研 究 与 应 用
V o1.4,N o.22010年6月
M A T ERIA L S RESEA RCH A ND AP PL ICAT ION
Jun .2010
文章编号:1673 9981(2010)02 0120 05
淬火温度对含钼马氏体不锈钢组织性能的影响
白 鹤1,2
,王伯健1
,丰振军1
,沈志军3
,王平怀
4
(1.西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055; 2.宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;
3.咸阳石油钢管钢绳有限责任公司,陕西咸阳712000;
4.宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002)
摘 要:根据对马氏体不锈钢耐蚀方面的要求,熔炼出了一种含钼马氏体不锈钢,对该不锈钢进行了淬火试验.研究了淬火温度对该马氏体不锈钢组织性能的影响,发现经1080 淬火,钢的硬度达到最高,其原因是在该温度下淬火,钢中大部分碳化物溶解,且铁素体含量非常低,虽奥氏体晶粒有所长大,但幅度不大.因此,该马氏体不锈钢在1080 左右进行淬火是比较合理的.关键词:淬火;马氏体不锈钢;组织;性能中图分类号:T G 113 1
文献标识码:A
虽然马氏体不锈钢的硬度和强度较高,耐磨性
良好,已被广泛应用于航天、航空、医疗、原子能和机械制造等领域[1 2],但由于其耐蚀性不尽如人意,因此,近年来,如何提高马氏体不锈钢的耐蚀性能成为研究的重要方向之一.对于不锈钢来说增加基体中Cr 含量或获得单相组织是提高其耐蚀性的重要手段.通过在2Cr13马氏体不锈钢中增加M o 的含量,使之形成M o 的碳化物,可释放出更多的Cr 进入基体,从而使基体中Cr 的含量增加,提高材料的耐蚀性.本文针对马氏体不锈钢耐蚀性能方面的要求,冶炼出一种含Mo 马氏体不锈钢,并探讨了淬火温度对该不锈钢组织性能的影响.
1 实验材料和方法
1.1 实验材料
以2Cr13不锈钢废料为原料,在CW 1JJ 型中频感应炉中熔炼,以1Cr17Ni7不锈钢和钼铁作为合金化原料,在2Cr13熔化后期加入,以提高合金的收得率.出炉前加入纯铝进行脱氧,用钢模浇注成D40mm !100mm 的不锈钢棒后进行锻造、轧制,在RJX 75 9型箱式电阻炉中750 保温退火2h 后空冷,然后用线切割机加工成50mm !20mm !3mm 的片状试
样.其金相组织如图1所示.由图1可以看出,试样的原始组织为铁素体+碳化物,碳化物数量较多,且尺寸和分布都不均匀.试样的化学成分列于表1.
图1 试样的原始组织
Fi g.1 Schematic fo r bond st rength measurement betw een
co ating and subst rate
表1 试样的化学成分
Table 1 The chem ical com pos i tion of the samples 成分
C
Cr
M o
M n
V
Nb
Fe
含量w /%0.1713.170.400.450.100.01其余
1.2 实验方法
试样在DRZ 9型高温箱式炉中以木炭作为保护性气氛进行加热,在油中淬火,淬火温度为960~1140 ,保温30m in.淬火后将试样加工成10mm !10mm !3mm 的小片,在XQ 2B 型镶样机中镶样.采用奥林巴斯GX51型金相显微镜观测试样,用宝棱H X 1000T M 显微维氏硬度计测定硬度,打7个硬度点,去掉最高和最低硬度值,再求出平均值作为试样在该温度下的硬度值.硬度计的误差为?10H V,载荷为50g.
2 实验结果及分析
2.1 实验结果
试样经960~1140 不同温度淬火后,含Mo 不锈钢和2Cr13不锈钢的硬度随温度的变化如图2所示.由图2可见,随淬火温度的升高,含M o 不锈钢的硬度值先升高后降低,在1080 时,达到最大值.含Mo 不锈钢经960~990 淬火后,硬度较低
(260~270H V),且上升的幅度缓慢.经1020 淬火后,其硬度迅速升高,在1020~1080 淬火后,试样的硬度虽然随温度的上升而升高,但升幅不大(490~540H V).经1080~1140 淬火后,试样的硬度随淬火温度的升高而迅速下降,在1140 时降至353H
V.
图2 淬火温度对两种不锈钢硬度的影响
Fi g.2 T he effects of quenching temper ature on the har dness
of tw o kinds o f stainless st
eel
图3 含M o 马氏体不锈钢在不同淬火温度下的金相组织
(a)960 ;(b)990 ;(c)1020 ;(d)1050 ;(e)1080 ;(f)1110 ;(g)1140
F i g.3 T he micr ostructure of mar tensitic stainless st eel containing M o quenched at differ ent temperatur es
121
第4卷 第2期白鹤,等:淬火温度对含钼马氏体不锈钢组织性能的影响
不同淬火温度下试样的金相组织如图3所示.淬火温度对试样金相组织的影响可从铁素体含量、从原奥氏体晶粒尺寸、碳化物颗粒的大小及数量等方面来分析.
随淬火温度的升高,钢中铁素体的含量逐渐降低.由图3可见,在960~990时钢中有大量连续的铁素体.在1020时,虽然铁素体含量明显减少,但依然可见,且为块状.在1050时,钢中的铁素体只能在晶界处看到,且为零星不连续的小块.而在经1080淬火的试样中,铁素体的含量已非常低.淬火温度高于1080后,铁素体含量继续随温度的升高而减少.在1140淬火时,试样的晶粒已明显长大.
淬火温度为960~1110时,随淬火温度的升高,试样中的原奥氏体晶粒尺寸变化不大.而淬火温度在1140时,试样中的原奥氏体晶粒已明显长大.
淬火温度在960~990时,钢中碳化物颗粒较大且多,分布不均.在1020淬火时,碳化物的数量和直径都较990时明显减小.在1050~1110淬火时,随着温度的升高,钢中碳化物颗粒的数量和直径继续减小,且分布趋于均匀.而当淬火温度升至1140时,钢中碳化物颗粒的大小和数量都已显著减小,且晶粒尺寸明显长大.
2.2 结果分析
将图2的硬度与淬火温度的关系曲线和图3的金相组织照片对比后可以看出,淬火温度为960~ 1140时,试样硬度的变化主要取决于未溶碳化物颗粒的大小和数量、铁素体及残余奥氏体的含量.
对于淬火的钢来说,由于铁素体的硬度要远远小于马氏体的硬度,因此,淬火后钢的铁素体含量越少,其硬度就越大.残余奥氏体含量的增加会降低淬火后不锈钢的硬度.对于2Cr13不锈钢来说,淬火温度越高,铁素体含量越低,而残余奥氏体的含量越高.试样在960~990淬火时,不锈钢中铁素体含量随温度的升高略有减少.由于M o是形成铁素体的元素,因此,在此温度段淬火,含M o不锈钢的硬度比2Cr13钢的硬度还低(图2).在1020淬火时,不锈钢试样中铁素体的含量迅速减少,且由原来连续的带状转变成块状,使得不锈钢的硬度迅速上升.由1020和1050不锈钢的金相组织可见,随着淬火温度的升高,试样中的铁素体继续减少,因此,硬度继续随温度的升高而升高.在1080淬火时,钢中的铁素体含量已非常低,说明此时钢已基本完全奥氏体化.因此,在1080淬火时钢的硬度较1020和1050的高.当淬火温度在1110时,虽然铁素体含量随着温度的升高继续减少,但在该温度下大量奥氏体稳定元素已溶于机体,又由于M o的加入使钢的M s点降低,马氏体形核减少,从而导致淬火后残余奥氏体增多,使钢的硬度下降.因此,在1110淬火,试样的硬度比1080时低.从1140淬火试样的金相组织可以看出,由于温度过高,钢组织中存在大量的残余奥氏体和少量的竹叶状马氏体,并伴有明显的晶粒长大现象.所以,经此温度淬火后,钢的硬度降至很低.
2Cr13中的碳化物大多是M23C6(或M7C3, M3C,M6C),而M23C6中w(Cr)一般在65%~ 70%[3 6],淬火后2Cr13中未溶碳化物的含量越少,溶解于基体中的C和Cr就越高,因此淬火钢的硬度就越大,耐蚀性也越好.Mo不仅是缩小奥氏体区的元素,更重要的是它是形成中强碳化物的元素,由于Mo与C的亲和力要大于Cr与C的亲和力,在2Cr13钢中加入的M o会优先与C形成碳化物.因此,含M o不锈钢的碳化物类型组成应是M o的碳化物(M C,M2C)、Cr的碳化物(M23C6)和Mo,Cr 的碳化物.另外,Mo碳化物的形成也会使钢基体中的Cr含量增加,从而使不锈钢的耐蚀性增强.当试样在960~990淬火时,由于钢中有大量的未溶碳化物,因此,钢的硬度较低.在1020~1050淬火时,随着温度的升高,碳化物的数量和直径虽然都在减小,但减小的幅度不大,所以钢的硬度的增幅不大.在1080时,钢中碳化物的数量进一步减少,钢的硬度上升较明显.1110淬火后,试样中的碳化物数量与1080时相比变化不大.1140时,虽然组织中的碳化物分布均匀,但此时钢的晶粒尺寸明显变大,已影响到钢的其他机械性能.因此,1140
已高于该钢的最佳淬火温度.
由此可见,在1050~1080左右进行淬火,可以得到未溶碳化物、铁素体及残余奥氏体含量都较少的组织,此时晶粒尺寸长大幅度不大,且钢的硬度较高,所以在这个温度范围内对含M o马氏体不锈钢进行淬火是比较合适的.
3 讨 论
图4为2Cr13不锈钢在1050的淬火组织.由
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图4可见,组织中除存在很少量的铁素体外(硬度为233H V),其余均为马氏体组织(硬度为535H V).2Cr13不锈钢中碳化物(M 23C 6)的数量与高于1050 淬火的含Mo 不锈钢相比明显减少.由于M o 的碳化物熔点高于Cr 的碳化物的熔点,随着温度的升高,Cr 的碳化物逐渐溶解,在1050 左右基本全部溶解.因此,可以断定含M o 不锈钢在1050 以上依然存在的碳化物是Mo 的碳化物.
图5为w (Cr)=13%的Fe Cr C 三元系相图的垂直截面图[7],当w (C)约为0.2%时,其相变机制如图中的竖线所示.当淬火温度在1050 时,2Cr13不锈钢已完全奥氏体化,这也说明在该温度下淬火,铁素体基本上已全部转变为奥氏体,大部分碳化物也溶解到奥氏体当中,因此,该温度下淬火组织中应只剩下微量的未溶碳化物.由于M o 是铁素体形成元素,能缩小奥氏体区域,当Mo 加入到不锈钢中
后,相图会发生相应的变化,使奥氏体区域缩小,提高了完全奥氏体化的温度,因此,含Mo 不锈钢的最佳淬火温度要比2Cr13不锈钢的高
.
图4 2Cr13不锈钢1050 淬火金相组织
Fi g.4 T he micro structur e of 2Cr 13st ainless steel quenched
at 1050
图5 w (Cr)=13%的Fe Cr C 三元系相图的垂直截面图
F i g.5 T he ver tical sectio n o f Fe Cr C ternar y phase diag ram contained 13%Cr
4 结 论
(1)含M o 马氏体不锈钢在960~1080 淬火
时,其硬度随温度的升高而升高.在1080~1140 淬火时,该不锈钢的硬度随淬火温度的升高而迅速
下降,主要原因是残余奥氏体的增加.
(2)1050 以后淬火,钢中存在的未溶碳化物为Mo 的碳化物.
(3)含M o 马氏体不锈钢在1050~1080 左右进行淬火比较合适.
123
第4卷 第2期白鹤,等:淬火温度对含钼马氏体不锈钢组织性能的影响
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Effect of quenching temperature on microstructure and properties of
martensitic stainless steel containing Mo element
BA I He1,2,WA N G Bo jian1,FEN G Zhen jun1,SH EN Zhi jun3,WA N G P ing huai4
(1.School of M etal lur gy E ngineer ing,X i an Univer sity of A r chitectur e and T echnology,X i an,710055,China;
2.Baoj i P etr oleum S teel Pip e Co.Ltd.,Baoj i,721008,China;
3.X iany ang P etr oleum Steel T ube and Wir e Rop e
Co.L td.,X iany ang,712000,China;4.Bao j i Oilf ield M achiner y Co.L td.,Baoj i,721002,China)
Abstract:A kind of martensitic stainless steel containing M o elem ent w as smelted to impr ove the corrosion resistance properties.The m icrostructure and pr operties o f the martensitic stainless steel quenching in o il w ere studied.It w as found that the harness of the martensitic stainless steel reached the peak value w hen the quenching temperatur e w as at1080.This is due to the most of carbide w as dissolved and a sm all quantity o f fer rite existed.Austenite grain began to g row but too slow ly at1080.T herefore the reasona ble quenching tem perature for this kind of martensitic stainless steel is about1080.
Key words:quenching;martensitic stainless steel;m icrostructure;pr operties
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马氏体不锈钢与奥氏体不锈钢的区别
马氏体不锈钢：标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元 素，主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。 马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论钢材的原先状态如何，经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳的性质，需焊后热处理。 马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。 马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁部分，如Cr大于13%时，不存在γ相，此类合金为单相铁素体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大γ相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个最重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当然，还有其他元素，利用这些元素，可根据Schaeffler图确定大致的组织。 马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类： 1.低碳及中碳13%Cr钢 2.高碳的18%Cr钢 3.低碳含镍（约2%）的17%Cr钢 马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片（1Cr13）、蒸汽装备的轴和拉杆（2Cr13），以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等（4Cr13）。碳含量较高的钢号（4Cr13、9Cr18）则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。 与铁素体不锈钢相似，在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能：1.加入0.07%S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se；2.加入约1%Mo及0.1% V，可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性；3.加入约1Mo-1W-0.2V，可以提高1Cr13及2Cr13钢的热强性。 马氏体不锈钢与调制钢一样，可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似：当硬度升高时，抗拉强度及屈服强度升高，而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。 马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量，而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬，又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中，碳含量越低，则耐蚀性越高。而在1Cr13、2Cr13、3Cr13及4Cr13四种钢中，其耐蚀性与强度的顺序恰好相反。
1.4021钢种简介1.4021为马氏体不锈钢
1.4021钢种简介：DIN 1.4021为马氏体不锈钢，又可称为420，有较好的耐蚀性能及较高的 力学性能。 特性：耐蚀性佳、较高的力学性能。 （1.4021）元素性能一览表： ￥（C）碳：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳 量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷 脆性和时效敏感性。 ￥（Si）硅：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉 强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。 硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低 碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能. ￥（Mn）锰：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在 碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强 度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11 －14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀 能力，降低焊接性能。 ￥（P）磷：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低 塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 ￥（S）硫：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在 锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于 0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常 称易切削钢。 ￥(Ni) 镍：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍 铬钢。 ￥（Cr）铬：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和 韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 1.4021用途： 瓶胚用钢：1.4021 螺杆用钢：1.4021 手术刀用钢：1.4021 塑胶模用钢：1.4021 阀门配件用钢：1.4021 汽车零配件用钢：1.4021 食品器械配件用钢：1.4021 热处理参考条件：使用硬度：/；已为预硬棒。
标准的马氏体不锈钢是
标准的马氏体不锈钢是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C型，这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%，铬含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成，上述三种440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用，且440型成份的熔填金属不易取得。 标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。 马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论钢材的原先状态如何，经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳的性质，需焊后热处理。 马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或 γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。 马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁部分，如Cr大于13%时，不存在γ相，此类合金为单相铁素体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大γ相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个最重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当然，还有其他元素，利用这些元素，可根据Schaeffler图确定大致的组织。 马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类： 1.低碳及中碳13%Cr钢 2.高碳的18%Cr钢 3.低碳含镍（约2%）的17%Cr钢 马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片（1Cr13）、蒸汽装备的轴和拉杆（2Cr13），以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等（4Cr13）。碳含量较高的钢号（4Cr13、9Cr18）则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。 与铁素体不锈钢相似，在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能：1.加入0.07%S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se；2.加入约1%Mo 及0.1% V，可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性；3.加入约1Mo-1W-0.2V，可以提高1Cr13及2Cr13钢的热强性。
马氏体不锈钢性能介绍
马氏体不锈钢 马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。 马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。 马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁部分，如Cr大于13%时，不存在γ相，此类合金为单相铁素体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大γ相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个最重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当然，还有其他元素，利用这些元素，可根据Schaeffler图确定大致的组织。 铬是马氏体铬不锈钢最重要的合金元素。铬是铁素体形成元素，足够的铬可使钢变成单一的铁素体不锈钢，铬和碳的相互作用使钢在高温时具有稳定的γ 或γ+α相区，铬可以降低奥氏体向铁素体和碳化物的转变速度，从而提高淬透性；在大气H2S及氧化性酸介质中。它能提高钢的耐蚀性能，这与铬能促使生成一层铬的氧化物保护膜有关，但在还原介质中，随着铬含量的提高，钢的耐蚀性下降；铬含量的提高，钢的抗氧化性能也明显提高。 碳是马氏体铬不锈钢另一重要的合金元素。为了产生马氏体相变，碳含量要视钢中的铬含量而定，一般充分考虑碳、铬两者相互关系及碳的溶解极限(见图1-5)。在给定的铬量下，碳含理提高，强度、硬度提高，塑性降低，耐蚀性下降。
沉淀硬化
1、沉淀硬化 沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。即某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或者将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶点阵的一定区域内聚集或组成第二相，从而导致合金的硬度升高的现象。 产业过程中都需要将空气作为直接或间接的冷却媒介。空调是一种常用的空气处理过程，用于一间房屋或是整栋建筑中，可以冷却空气以
便使居住者处于舒适的环境中。通常空气用急冷水或盐水冷却，然后以媒介将热量传到室外，通常用风扇驱动的水气换热器将热排放到大气中。身边也有常见的例子，如部分高塔式建筑发电站就大规模地使用了风冷技术。 3、固溶退火 固溶退火亦即碳化物固溶退火, 一种将成品件加热至1850 deg F(摄氏1010度)以上而脱除碳化物沉淀(即从不锈钢固体溶液中逃逸的碳)的工艺, 此后将其迅速降温,通常是用水淬火, 所含碳化物返回不锈钢固体溶 液中. 固溶退火处理可应用于一系列的合金钢与不锈钢成分中. 对于300 系列不锈钢铸件的固溶处理能产生一种没有碳化物杂质的均一的显微结构. 对于沉淀硬化合金铸件及锻件的固溶退火能产生较软的显微结构,更适于精密公差的机加工.这些合金在以最小畸变的精密公差机加工之后, 有着时效硬化的潜在倾向.这些材料及工艺对有中等强度要求的车削或螺旋机件上有着普遍的应用. 这种热处理可以依照部件所需的尺寸,几何形状与表面条件,成批的在大气炉,非常压炉或真空炉中进行.小型部件也可以在连续氢气带式炉中热加工. 固溶退火与时效硬化也可用于铝合金的冲压件和铸件. 通常是在非常压批式炉进行热处理,在固溶退火之后用水对部件淬火.时效硬化则在大气中用电炉或燃气炉成批操作. 4、固溶处理 固溶处理（solution treatment）：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
1高强度钢中马氏体时效钢的综述
上海大学2010～2011学年冬季学期研究生课程考试 小论文 课程名称：汽车刚强度钢板研究课程编号：101101909 论文题目: 高强度钢中马氏体时效钢的综述 研究生姓名: 尹学号: 10721 论文评语: 成绩: 任课教师: 评阅日期:
高强度钢中马氏体时效钢的综述 摘要马氏体时效钢是以无碳( 或超低碳) 铁镍马氏体为基体的经时效生产金属间化合物沉淀硬化的。超高强度钢。该钢在高强度时效处理前具有良好的成形性，时效处理几乎不变形，时效处理后有高强韧性。文中论述了典型Ni2Co2Mo2Ti2Al 马氏体时效钢和Ni2Mo2Ti(2Cr2Al) 无钴马氏体时效钢的化学成分和力 学性能，阐述了马氏体时效钢在400～500 ℃时效时马氏体基体内产生大量强化效果极高、韧性损失极小的金属间化合物沉淀相的时效结构和强化机制，以及Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Ti 等元素在马氏体时效钢中的合金化作用。概述了马氏体时效钢的生产工艺，应用和发展趋向。 关键词马氏体时效钢；沉淀析出；强化机制；力学性能 The description of ultrahigh strength steel -Maraging steel Abstract Maraging steel is a kind of ultrahigh strength steel strengthened by ageing precipitation hardening of intermetallics in carbon2free or extra2low carbon ferronickel martensite matrix. It has excellent formability before ageing treatment and almost non2deforming during ageing , after ageing the steel has high strength and toughness. The chemical compositions and mechanical properties of typical Ni2Co2Mo2Ti2Al maraging steel and Ni-Mo-Ti (-Cr-Al) cobalt-free maraging steel are reviewed，and the ageing structure and strengthening mechanism of mass intermetallics precipitation phases produced in martensite matrix of maraging steel ageing at 400-500℃ which has high strengthening effect and minimal toughness loss and the alloying effect of alloy elements such as Ni ,Co ,Mo ,Cr ,Mn and Ti in maraging steel are presented in this article.The production process, application and developing trend of maraging steel are also summarized. Keyword：Maraging Steel; Precipitation; Strengthening Mechanism;Mechanical Properties 一、引言 1.1超高强度钢的背景 超高强度钢一般是指屈服强度大于1380MPa的高强度结构钢。20世纪40年代中期，美国用AISI4340结构钢通过降低回火温度，使钢的抗拉强度达到1600-1900MPa。马氏体时效钢强化作用是通过马氏体相变和等温时效析出金属间化合物Ni3Mo来达到的。马氏体时效钢的基本化学成分是18％Ni-8％Co-5％Mo。随着钛含量从0.20％提高到1.4％，屈服强度可以在1375-2410MPa之间变化。为了获得高韧性，应尽量降低钢中的磷、硫、碳和氮含量。 除了广泛应用的AF1410等二次硬化超高强度钢之外，为了获得更高的强度和韧性配合，美国SRG在二次硬化钢的物理冶金学研究基础上，开发了高洁净度的AerMet钢。高洁净度保证Aer-Metl00钢(0.23％C-3％Cr-11.1％Ni-13.4％Co-1.2％Mo)具备目前最佳的强度和韧性配合。AerMet310(0.25％C-2.4％Cr-11％Ni-15％Co-1.4％Mo)是最近Carpenter公司在AerMetl00的基础上开发的高强高韧钢。与AerMetl00相同，AerMet310也是双真空冶炼的含镍钴钢，它具有良好的韧性和塑性。AerMet310的抗拉强度是2172MPa，比AerMetl00高出200MPa。与Marage300相比，AerMet310的屈强比较小，因而可在断裂前吸收较多的塑
304钢材简介
304钢材简介 编辑 304不锈钢材是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。耐高温方面也比较好，能高到1000-1200度。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。 2 钢材基本信息 编辑 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-8铬镍钢等高合金钢。 不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜，隔绝氧接触，阻止继续氧化。所以不锈钢并不是“不锈”。304材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：1.使用环境中存在氯离子。氯离子广泛存在，比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中，腐蚀很快，甚至超过普通的低碳钢。所以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除去灰尘，保持清洁干燥。（这样就可以给他定个“使用不当”。）美国有一个例子：某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液，该容器已使用近百余年，上个世纪九十年代计划更换，因橡木材料不够现代，采用不锈钢更换后16天容器因腐蚀泄漏。2.没有经过固溶处理。合金元素没有溶入基体，致使基体组织合金含量低，抗蚀性能差。3.这种不含钛和铌的材料有天生的晶间腐蚀的倾向。加入钛和铌，再配以稳定处理，可以减少晶间腐蚀。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。304相当于我国的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)不锈钢。304含铬19%，含镍9%。 304是得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、普通化工设备、核能等. 304不锈钢化学成份
马氏体不锈钢简介
马氏体不锈钢 1、什么是不锈钢 不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学介质腐蚀(酸、碱、盐等化学浸蚀)的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。 2、分类 不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。 1、铁素体不锈钢：含铬12%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。 2、奥氏体不锈钢：含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的Wc<0.08%，
钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。 3、奥氏体- 铁素体双相不锈钢：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 4、马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。 5、沉淀硬化不锈钢：基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化（又称
沉淀硬化不锈钢
沉淀硬化不锈钢 沉淀硬化不锈钢（也有称析出强化不锈钢）常用于核电宇航等工业，主要特点是一类具有超高强度的不锈钢。一般按其组织形态可分为三类:沉淀硬化马氏体不锈钢，沉淀硬化半奥氏体不锈钢，沉淀硬化奥氏体不锈钢，也有的把第一类归到马氏体不锈钢，第二类、第三类归到奥氏体不锈钢。 马氏体时效不锈钢是固溶处理后，冷至室温时总是以马氏体组织存在，由固溶态再进行时效处理产生析了相而强化。也有资料把这类钢分为马氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体时效不锈钢，在固溶态下，前者在马氏体基体中含少量的铁素体（10%左右）和少量残余奥氏体，后者为马氏体基体中只有少量的残余奥氏体，后者的韧性相对较高。沉淀硬化半奥氏体不锈钢是固溶热处理后，冷至室温时，以奥氏体组织存在，而且含有5%-20铁素体组织，但奥氏体组织不是十分稳定，通过一系列热冷处理或机械变形处理后，奥氏体转变成马氏体，再通过时效而强化。 奥氏体沉淀硬化不锈钢，其组织为稳定奥氏体组织，热处
理是不能改变组织，为此，只能通过加入析出强化元素，通过时效处理而强化。沉淀硬化不锈钢力学性能除对化学成分敏感外，对热处理制度也很敏感，因而在实际生产中这类钢必须严格按照热处理工艺规程操作。常用的热处理工艺有如下几种。 均匀化处理：一般指铸、锻件，在1150OC左右进行加热，促使合金元素和组织均匀化。 高温固溶处理：通常在10000C以上析出相分解，使钢进行再结晶软化。 调整处理：处理温度为760-10000C，调整钢中合金元素的分布，控制马氏体的相变温度。 时效处理：处理温度为460-6200C。处理温度与时间对组织和力学性能影响较大，若希望获得较好的韧性，可采用较高的时效温度处理。 冰变冷却处理：在一定时间内却到某一温度并保持一段时间的处理，以确定下一步进行强化或时效处理。
(新)马氏体不锈钢
4.4 马氏体不锈钢 4.4.1、常用马氏体不锈钢的钢号、化学成分和性能特点。 1、Cr13型 （1）此类钢的化学成分见表2-8 表2-8 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13钢的化学成分，%① ①GB1220-92 (2)力学性能 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13 钢的力学性能分别见表2-9至表2-16。 表2-9 1Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm 表2-10 1Cr13钢的高温力学性能
表2-11 2Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值； ②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm，硬度为退火后硬度值。 表2-12 2Cr13钢的高温力学性能
表2-13 3Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，括号内硬度系退火或高温回火后的布氏硬度；②实际生产检验值。 表2-14 3Cr13钢的高温力学性能 表2-15 4Cr13钢的室温力学性能
①摘自GB1220；②实际生产检验值。 表2-16 4Cr13钢的高温力学性能 （3）耐蚀性能 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13 钢均具有不锈性。在室温的稀硝酸以及弱有机酸中也有一定耐蚀性。1Cr13和2Cr13钢在某些介质中的耐蚀性能见表2-17和表2-18 表2-17 1Cr13钢的耐蚀性能
表2-18 2Cr13钢的耐蚀性能
（4）工艺性能 包括冷、热加工性能、热处理性能及焊接性能。1Cr13钢的冷塑性及深冲性、抛光性和切削加工性能均良好，其板材厚度与深冲度的关系见图2-49。它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需灰冷或砂冷。它的焊接性能与0Cr13相近，焊后若焊缝需进行机加工时，应进行退火处理。1Cr13钢的热处理工艺见表2-19。 图2-49 表2-19 1Cr13钢的热处理工艺 2Cr13钢冷塑性变形性能、深拉和深冲性以及切削加工性均尚好，它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需砂冷或及时进行退火处理。它的热处理工艺见表2-20。此钢焊后硬化倾向大，易出现裂纹。若用Cr202,Cr207等焊条焊接时，焊前需经250-350℃预热，焊后需在700-730℃回火，若用奥107，奥207等焊条焊接，则可不进行焊后热处理。 表2-20 2Cr13钢的热处理工艺 3Cr13钢由于碳含量高，故冷变形性能较1Cr13,2Cr13钢为差，但其热加工并无困难，热变形适宜温度为850-1200℃，随后需缓冷并及时退火。3Cr13钢的软化退火与淬火工艺与1Cr13,2Cr13相同，但回火温度较低，一般为200-300℃。由于3Cr13钢可焊性差，一般情况下它不用于焊接。 4Cr13钢的热加工温度与1Cr13，2Cr13，3Cr13相同。但其冷加工性能较3Cr13更差。热处理时退火温度为750-800℃，随后炉冷；淬火温度为1050-1100℃，然后油冷；回火工艺与3Cr13钢相同。此钢的可焊性很差，一般不用于焊接。 （5）物理性能 Cr13型不锈钢的物理性能见表2-21，它们的临界温度（℃）为： 钢号 Ac 1 Ac 3 Ar 3 Ar 1 Ms 1Cr13 730 850 820 700 340 2Cr13 820 950 - 780 - 3Cr13 820 - - 780 240 4Cr13 820 - - - 270 表2-21 Cr13型不锈钢的物理性能
沉淀硬化不锈钢
沉淀硬化不锈钢 1.固溶处理 经固溶处理(1000～1050℃，1h，空冷)获得的组织是奥氏体加少量铁素体，在随后500～800℃进行调整处理时，由于原子在铁素体中扩散速度要比在奥氏体中快，且铁素体内含铬量高，碳化物(Cr23C6)易沿着α(δ)和r的相界面析出，又降低了奥氏体中碳及合金元素的含量，从而提高这类钢的Ms点，使之获得更多的马氏体。α(δ)铁素体量不能过多，否则不利于热加工，也不参与马氏体转变，会降低钢的强度。 2. 沉淀硬化不锈钢的调整处理 固溶处理后进行的中间处理，一般又称调整处理，目的是获得一定数量的马氏体，从而使钢强化，常用以下三种方法： (1)中间时效法(简称T处理法)固溶处理后再加热至(760±15)℃，保温90min，因有Cr23C6碳化物从奥氏体中析出，降低了奥氏体中的碳及合金元素含量，使Ms点升高到70℃，随后冷却到室温便得到马氏体+α铁素体+残余奥氏体组织，残余奥氏体在随后510℃时效才分解完。 (2)高温调整及深冷处理法(R处理法)固溶后，行先加热到950℃保温90min。由于升高了Ms点，冷却到室温，可得到少量马氏体；之后再经-70℃冷处理，保温8h，就可获得一定数量的马氏体。 (3)冷变形法(C处理法)固溶处理后，在室温下冷变形，冷变形时形成马氏体的数量与变形量及不锈钢的成分有关。一般变形量在15%～20%就能获得必要数量的马氏体，过大的变形量会使马氏体发生加工硬化，使塑性显著下降。 3.时效处理(H处理) 调整处理后，均须进行时效处理。时效处理是这类钢进行强化的另一途径。当时效温度高于400℃，会从马氏体中析出金属间化合物(如Ni3Ti等)，呈高度弥散分布，起沉淀硬化作用。一般在约500℃进行时效，可获得高的强度及硬度。
304不锈钢可以热处理加硬吗
304不锈钢可以热处理加硬吗 304不锈钢,是美国的标准叫法。SUS304则是日本的叫法。也就是我国的0Cr18Ni9 ，常温下为奥氏体，淬火工艺无法实现硬化，可采用渗氮处理表面强硬化，但深度是很有限的。 304一类的奥氏体不锈钢，不能通过高温热处理提高硬度，一般采用固溶处理，提高耐蚀性与降低硬度。 奥氏体提高硬度有以下方法： 一、QPQ处理，硬度高，但表面呈黑色，无本色，耐蚀性较好 二、对于变形大的产品，可以采用时效处理，基本上在基体的基础上提高200（Hv）视变形程度而定 三、形变硬化 410一类的马氏体不锈钢： 采用高温热处理可以提高硬度，也可采用退火工艺降低硬度 17-4一类的沉淀硬化型不锈钢 先固溶，再时效可提高硬度 316不锈钢可以热处理调质吗？要求抗拉强度大于800N/mm2。 不锈钢热处理知识 淬火 （C） 将金属或其制品加热到给定温度，并保温一定时间，然后快速冷却（常在水、油中冷却），称为淬火。一般经淬火处理后硬度大大增加，但塑性降低。 回火 将经过淬火的金属重新加热到给定温度，并保温一定时间后进行冷却的工艺叫回火。其目的是消除淬火所产生的内应力，降低硬度和脆性，获得所需要的机械性能（高温回火也叫调质）。 正火 将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后在空气中冷却，这种工艺叫正火。正火可以细化组织，消除内应力，改善机械性能和切削加工性能。 退火 （M） 将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后缓慢冷却，这种工艺叫退火。退火可消除内应力，降低硬度和脆性，增加塑性，改善切削加工性能。 时效 金属或其制品在热处理或铸造、锻造等加工后，在室温下（自然时效）或较高温度（人工时效）下搁置较长时间的一种热处理。其作用是消除内应力，稳定组织、强化机械性能。 渗碳 将碳渗入金属件表面层，以增加其淬火后硬度的化学热处理工艺叫渗碳。经渗碳及淬火处理
不锈钢简介
不锈钢简介 一、不锈钢的特性： 1、不锈钢定义：不锈钢通常指具有抵抗空气、水、酸、碱盐或其它介质腐蚀能力的钢根据合金成份的不同，分别侧重不锈性和耐酸性，有些钢虽然具有不锈性，但不一定耐酸，耐酸钢通常具有不锈性。所有的不锈钢没有一种能够应付所有的腐蚀环境，都可以不生锈。“不锈钢”是一种错误的名称，因为没有一种能够应付所有腐蚀环境，都可以不生锈的，不锈钢的真正含义只是“难生锈”而已。 2、不锈钢的分类： （1）按组织结构：马氏体不锈钢，铁表体不锈钢，奥氏体不锈钢，双相不锈钢； （2）按钢中主要化学成份：铬不锈钢镍不锈钢，铬镍钼不锈钢，超低碳不锈钢。（用于生产紧固件主要使用300系奥氏体不锈钢，此类不锈钢的主要化学成份是18%铬加8%镍，即一般所称的18-8不锈钢，属铬镍不锈钢系列） （3）奥氏体不锈钢的特性：正常状态下无磁性，冷作加工后略有磁性；在各种温度，均可保持其奥斯田组织，不发生相变，所以不能用热处理使其硬化；但施予冷作加工，可使其硬化，并增加强度。主要有以下几种钢种：302HQ（0Cr18Ni9Cu3）、SUS304(0Cr18Ni9)、304M、304J3(302HC)、316(0Cr17Ni12Mo2)、316L(0Cr17Ni14Mo2)。 302HQ：低碳，低氮，低硫，极低之加工硬化率，极佳之冷间加工性，适用于形状复杂，成型难度高之用途。 304：加工硬化率适中，适于一般的冷加工及伸抽，冷加工性能较好。 304M：中等的加工硬化率，适于一般的冷间加工及伸抽。 304HC：添加铜取代镍，降低钢材之加工硬化率，且可维持较低之导磁性。 SUS316：加钼，更佳的耐蚀性及耐孔蚀性。 SUS316L：低碳，较316更佳的耐蚀性及更佳的冷加工性。 二、奥氏体钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能
不锈钢及其热处理知识
不锈钢及其热处理知识 美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中： ①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示， ②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记， ③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体－铁素体）， ④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合 大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α——铁，910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。 钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。 不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的Υ相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。 当含铬量较低(但高于12%)，碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。 镍可以扩展Υ相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。 不锈钢有两种分类法：一种是按合金元素的特点，划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种是按在正火状态下钢的组织状态，划分为M不锈钢、F不锈钢、A不锈钢和A一F双相不锈钢。 一、马氏体不锈钢典型的马氏体不锈钢钢号有1Cr13～4Cr13和9Cr18等 1Cr13钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。2Crl3冷变形前不要求预热，但焊接前需预热，ICrl3、2Cr13主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等，而3Cr13、4Cr13主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件；9Cll8可做耐蚀轴承及刀具。二、铁素体不锈钢铁素作不锈钢的含Cr量一般为13％～30％合碳量低于0.25%。有时还加入其它合金元素。金相组织主要是台铁素体，加热及冷却过程中没有α<=>γ转变，不能用热处理进
不锈钢热处理
第三节不锈钢机组连续热处理炉 一、不锈钢带的热处理工艺 在大气中能抵抗腐蚀的钢称为不锈钢。不锈钢按其金相组织结构可以分成三大类，即奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢。 1.奥氏体不锈钢的热处理工艺 奥氏体不锈钢是一种铬镍合金钢，其主要合金元素的含量，镍大于6%，铬16~26%，为了使钢获得特殊性能某些加有钼、钛、铌等其它元素。 这类钢的热处理工艺是退火处理，其目的一方面使加工以后的金属组织再结晶，以使其充分软化，便于再加工，另一方面是将碳化物固熔在奥氏体组织中，以增强抗腐蚀性。奥氏体不锈钢的退火温度范围一般为1000~11500C，然后在此温度急速冷却，依靠快冷，能把碳呈固熔状态的奥氏体保持到常温（若冷却速度慢，则析出碳化物）。冷却方式视带钢材质及厚度而异，可以水冷、喷雾冷却、保护气体喷吹冷却及空冷等。 2.铁素体不锈钢的热处理工艺 铁素体不锈钢是以铬元素为主（含铬占11~28%）的合金钢，大都是低碳的，镍含量很少。 这类钢的热处理也只是进行退火，其目的是消除应力，软化，增加延展性。这类钢的退火温度范围为650~8500C，在空气、水或保护气体中冷却。对于高铬钢要注意在400~5000C范围内徐冷时会产生脆化，因此应该尽量避免在这一范围中停留。 3.马氏体不锈钢的热处理工艺 此类不锈钢亦以铬为主要合金元素（含铬10~18%），碳在0.08~1.2%范围内，大多数不含镍，个别含少量镍（2. 5%）。 马氏体不锈钢的热处理一般有下列几种工艺： 退火——热轧以后由于冷却较快而发生硬化，为了软化处理，增加延展性，需要进行退火。退火温度为850~9200C，炉冷到6000C，然后空冷的称为完全退火，一般在罩式炉中进行。退火温度为620~7800C，然后空冷的称为过程退火，一般在连续式炉内进行。 淬火——马氏体不锈钢经过高温急冷可以得到很高的硬度，其淬火温度为
超马氏体不锈钢简介
超马氏体不锈钢简介 超马氏体不锈金刚亦称软马氏体不锈钢 ，有的也叫做可焊接马氏体不锈钢或13Cr 不锈钢。 传统的马氏体不锈钢通常是指410、420和431等牌号的不锈钢，含铬量分别为13%和17%左右。由于这类钢缺乏足够的延展性，而且在制造过程中墩应力裂纹下分敏感，可焊性差，因而，使用受到限制，成为不锈钢簇中不太受关注的一类材料。 为了克服上述不足，50年代末，瑞士人引入软马氏体的概念。最初的目的是为了改善水轮发电机叶轮的焊接性能。通过降低含碳量（最高碳含量为0.07%），增加镍含量（3.5%-4.5%），开发出了一系列新的合金。这类合金抗拉强度高，延展性又好，焊接性能也得到了改善。 随着冶炼技术进步，AOD/VOD 精炼技术广泛地应用于不锈钢的精炼，这类合金的最高碳含量从0.07%降低到0.05%和0.03%。经过人们不懈的努力，碳含量进一步降低，同时合金成分经过进一步优化，不锈钢的综合力学性能得到提高，耐腐蚀性良好，特别是焊接性能得到显著改善，形成了新的超马氏体不锈钢系列，成为不锈钢族中耀眼的一个系列，受到人们广泛的关注。近年来，采用加压冶金技术开发的含氮马氏体不锈钢也属于马氏体不锈钢范围。 超马氏体不锈钢的典型化学成分见下表。 典型超级马氏体不锈钢的化学成分，% 超马氏体不锈钢的力学性能
超马氏体不锈钢不仅具有较好的耐腐蚀性、可焊接性，而且具有强度高和低温韧性好的特点。典型的力学性能如下： 屈服应力：σ0.2为550-850MPa 抗拉强度：σb为780-1000MPa 冲击强度大于50J 延伸率大于12% 超马氏体不锈钢在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施，使得新的超马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。超马氏体不锈钢由于含碳量低，相当于提高了基体金属中含铬量的比例，所以耐腐蚀性好。 超级马氏体不锈钢的应用前景 超马氏体不锈钢除具有传统马氏体不锈钢的特点，可以应用于泵、压缩机、阀门及其它机加工用途外，超马氏体海洋用管已经开发成功，满足了海上石油天然气公司对工艺用无缝管输送管道的要求，成为海洋用钢的新成员。 荷兰的NAM石油天然气公司已经决定对他们位于荷兰北部格罗宁根的天然气田的湿天然气处理设施进行现代化改造，包括对30个球罐进行大修和对所有输送管道的更换，新选用的材料全部是超马氏体13Cr不锈钢。 阿曼国的液态天然气工程需要铺设几十公里长的输送管线，也采用的是超马氏体不锈钢。埃及和尼日利亚也在研究类似的工程。 此外，如水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备也是极具潜力的应用领域。 超马氏体不锈钢的经济性 在超马氏体不锈钢取得成功之前，对许多应用不锈钢的领域，特别是含二氧化碳，或者含二
沉淀硬化不锈钢
沉淀硬化不锈钢 该钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢它的强度是通过马氏体相变和时效处理的沉淀硬化来达到的。由于此钢低碳，高铬，且含铜，故其耐蚀性较Cr13型及9Cr18，1Cr17Ni2等马氏体钢为好。但较难进行深度的冷成型。多用作既要求有不锈性及耐弱酸，碱，盐腐蚀又要求高强度的部件。 化学成分： 0Cr17Ni4Cu4Nb钢的化学成分： C Si Mn Cr Ni Cu Nb S P <=0.07 <=1.0 <=1.0 15.5~17.5 3.0~5.0 3.0~5.0 0.15~0.45 <=0.030 <=0.035 力学性能： 该钢的室温力学性能见下表 热处理制度 ób MPa ós MPa e5 % ￠ % 硬度 HRC 附注 1040oC水冷或空冷（A状态）HB<=363 (1) 1040oC水冷或空冷，480oC回火 4h空冷（H900） >=1314 >=1177 >=10 >=40 >=40 (1) 1040oC水冷或空冷，495oC回火 4h空冷（H925） >=1177 >=1070 >=10 >=44 >=38 (1) 1040oC水冷或空冷，550oC回火 4h空冷（H1025） >=1070 >=1000 >=12 >=45 >=35 (1) 1040oC水冷或空冷，580oC回火 4h空冷（H1075） >=1000 >=863 >=13 >=45 >=31 (1) 1040oC水冷或空冷，620oC回火 4h空冷（H1150） >=932 >=725 >=16 >=50 >=28 (1) 1040oC水冷（A状态）1030 755 12 45 HB363 (2) 1040oC水冷，480oC回火4h空冷 （H900） 1373 1275 14 50 44 (2) 1040oC水冷，495oC回火4h空冷 （H925） 1304 1207 14 54 42 (2) 1040oC水冷，550oC回火4h空冷 （H1025） 1167 1138 15 56 38 (2) 1040oC水冷，580oC回火4h空冷 （H1075） 1138 1030 16 58 36 (2) 1040oC水冷，620oC回火4h空冷 （H1150） 1000 862 19 60 33 (2) (1)------摘自GB1220 (2)------实际检验值 耐腐蚀性：见下表0Cr17Ni4Cu4Nb钢的耐蚀性能[腐蚀速率g/(m2h)] 介质条件5%H2SO4 沸腾8h 10%H2SO4 沸腾48h 40%HNO3 沸腾8h 10%HCl 沸腾8h 80%CH3COOH 沸腾8h 退火态 178 178 4.58 4.69 0.25 0.28 0.51 0.50 0.83 0.79