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钢的锻造加工温度范围为1170-1205℃,在1040℃以下应具有>50%的变形量,以得到细化的晶粒。在时效前应进行固溶退火。加热炉气氛应不引起脱碳或渗碳。此钢可以在A状态或任何时效条件下焊接,不需预热。通常以TIG工艺为 ,对于<6mm的薄截面材料,焊后不必进行固溶退火处理可进行时效处理。对于厚截面材料,在需要多道次焊接的条件下,在时效之前应该进行焊后固溶退火处理。
此钢进行固溶热处理的目的是使钢中全部奥氏体转变成马氏体,固溶处理工艺为927℃×(15-30min),空冷至16℃。时效处理温度为510-620℃,时效时间少应为4h,然后空冷到室温。540℃时效可以获得强度、韧性和耐应力腐蚀性能的 配合。为了便于大变形量冷成型和提供 机械加工性能,采用过时效处理,即加热760℃,保温2h空冷,然后再加热到620℃,时效4h空冷,此状态称H1150-M。
铁素体不锈钢中的相
铁素体不锈钢中的相主要有碳化物、氮化物,金属间相和马氏体相等。
(1)碳化物和氮化物
研究表明,碳和氮在铁素体中的溶解度非常低。例如,在含铬26%的铁素体不锈钢中1093℃时,碳在钢中的溶解度为0.04%,而在927℃仅为0.004%,温度再低要降到0.004%以下;927℃以上时,氮在钢中的溶解度为0.023%,而在593℃仅为0.006%,因此,铁素体不锈钢在高温加热和在随后冷却的过程中,即使急冷,也常常难以防止碳化物和氮化物的析出。
铁素体不锈钢中的碳化物主要是(Cr,Fe)23C6和(Cr,Fe)7C3 .
铁素体不锈钢中的氮化物主要是CrN+Cr2N。
(2)金属间相
铁素体不锈钢中的金属间相主要有αˊ相和б相
① αˊ相:早期曾发现,铬含量>15%的铁素体不锈钢在400-500℃范围内长时间保温会产生强烈的脆化,并使钢的强度硬度显著提高。这种现象一般称之为475℃脆化。
不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。
常见的一种分类方法-不锈钢按其组织特征分为:奥氏体型、奥氏体-铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。
奥氏体型钢(A):主要合金元素为铬和镍,其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织,加热无相变,无铁磁性。这类钢韧性高,脆性转变温度低,具有良好的耐蚀性和高温强度,较好的抗氧化性,良好的压力加工和焊接性能,但屈服强度较低,且不能采用热处理方法强化。
铁素体型钢(F):主要合金元素为铬,其含量通常等于大于13%,不含镍,有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变,且存在加热晶粒长大不可逆性,不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性,可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力,并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高,加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
奥氏体-铁素体型钢(双相不锈钢)(A-F):在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素,或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍,可焊性良好,韧性较高,应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。
马氏体型钢(M):主要合金元素是铬,其含量13%以上,含碳量较高,热处理时有相变,可采用热处理方法强化。淬透性较高,含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用,有较高的强度、硬度和耐磨性。
沉淀硬化型钢(PH):经沉淀硬化热处理后具有高的强度,耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体型钢。
不锈钢的分类、主要成分及性能比较
分类大概成分(%)淬火性耐蚀性加工性可焊接性磁性C Cr Ni
铁素体系 0.35以下 16-27 - 无佳尚佳尚可有
马氏体系 1.20以下 11-15 - 自硬性可可不可有
奥氏体系 0.25以下 16以上 7以上无优优优无
以上分类仅是按钢的基体组织分的,由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡,以及由于大量的铬使平衡图S点左移,工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外,还有马氏体—铁素体,奥氏体-铁素体,奥氏体-马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及具有马氏体-碳化物组织的不锈钢。 工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类:铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表),但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接,只是受某些条件的限制,如焊前应预热焊后应作高温回火等,而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr132Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。