不銹鋼金相檢驗

1、不銹鋼金相檢驗概述 黃智斌一、不銹鋼定義 在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕、有較高穩(wěn)定性的一種高合金鋼，不銹鋼耐腐蝕性能好、具有美觀的表面，不必經(jīng)過鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的一種鋼鐵。 從金相學(xué)角度分析，因為不銹鋼含有較高的鉻，鉻在表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開侵入鋼內(nèi)的氧氣，從而起耐腐蝕的作用。 為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻（GB/T 20878）。 二、不銹鋼分類1.以化學(xué)成分分類： Cr系不銹鋼 Cr-Ni系不銹鋼 Cr-Ni-Mo系不銹鋼 Cr-Mn-Ni系不銹鋼等 2.以金相組織的分類： 奧氏體不銹鋼（200系、30

2、0系） 鐵素體不銹鋼 （430、446等） 馬氏體不銹鋼 （410系、420系以及440C系） 雙相不銹鋼 （Cr18、Cr23、Cr22和Cr25 ） 沉淀硬化不銹鋼 三、不銹鋼金相檢驗n1.試樣的制備n 不銹鋼金相試樣的制備過程和高合金鋼基本相同。其中奧氏體不銹鋼基體組織較軟，韌性較高和易產(chǎn)生加工硬化，試樣制備難度較高，在拋磨過程中易產(chǎn)生機械滑移以及擾亂金屬層組織等假象而影響正常的金相組織分析和檢驗。半馬氏體鋼制樣不當(dāng)則會使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，所以制備試樣不應(yīng)使試樣產(chǎn)生高熱。磨光用力不應(yīng)過大，拋光時間不宜過長。 2.化學(xué)侵蝕 不銹鋼具有較高的耐腐蝕性能，所以顯示其顯微組織的侵蝕劑必須有強烈

3、的侵蝕性，才能使組織清晰的顯現(xiàn)出來。應(yīng)根據(jù)鋼的成分和熱處理狀態(tài)選擇合適的侵蝕劑。 常用的侵蝕劑有： 氯化高鐵5g+鹽酸50ml+水10ml；（適用于A不銹鋼以及F-A不銹鋼） 鹽酸10ml+硝酸10ml+酒精100ml； 苦味酸4g+鹽酸5ml+酒精100ml；（較難腐蝕試樣可以進行水浴加熱） 氫氟酸酸(5%)1ml+硝酸(5%)4ml+水45ml； 此外，不銹鋼中可能還會同時出現(xiàn)鐵素體、奧氏體、碳化物、 鐵素體、相等，可以通過化學(xué)侵蝕的方法予以區(qū)別，在形態(tài)上，奧氏體組織有孿晶，鐵素體常呈帶狀或枝晶狀；用赤血鹽氫氧化鉀溶液（赤血鹽10g-15g+NaOH10g-30g+水100mL，熱煮60-

4、90）侵蝕后鐵素體呈玫瑰色，奧氏體呈光亮色，用堿性高錳酸鉀侵蝕后，碳化物為淺棕色， 相橘紅色。 3.鐵素體不銹鋼 鐵素體不銹鋼基體以BCC結(jié)構(gòu)的鐵素體組織為主，有磁性，鐵素體不銹鋼含Cr=11%-30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，低碳，基本不含Ni，耐氯化物應(yīng)力腐蝕，點蝕等性能優(yōu)良，但對晶界腐蝕敏感，低溫韌性較差。 鐵素體不銹鋼經(jīng)900保溫并空冷后顯微組織為F及沿軋制方向分布的碳化物；經(jīng)1200加熱并水淬后得到顯微組織為F+M。 一般含碳量低，含Cr量偏高 時（如Cr17，見圖1）鋼的 顯微組織為F 。圖1 Cr17鋼的淬火組織 4.馬氏體不銹鋼 馬氏體不銹鋼基體為馬氏體，有磁性，通過熱處

5、理可調(diào)整其力學(xué)性能。 馬氏體不銹鋼高溫狀態(tài)組織為奧氏體，經(jīng)過淬火后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，故稱其馬氏體不銹鋼。 馬氏體不銹鋼最常見的是Cr13型不銹鋼，高的Cr含量使其具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能，Cr大部分固溶于鐵素體內(nèi)，提高了鋼的強度，同時在鋼的表面形成了致密的耐腐蝕氧化膜。C的作用是使鋼熱處理后強化。 馬氏體不銹鋼退火組織為F和碳化物，碳化物一般呈網(wǎng)狀沿F晶界分布（圖2），使鋼的耐蝕性和強度較差，因此要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。 Cr13型鋼經(jīng)850以上溫度加熱時進入A區(qū)，碳化物Cr23C6完全溶解溫度是1050，而當(dāng)溫度高于1050時，鋼中會出現(xiàn)F，所以，12Cr13、20Cr13鋼淬火溫度為10

6、00-1050，淬火后，20Cr13鋼組織為針狀M（圖3）。 圖2 Cr13型鋼退火組織 500 圖3 20Cr13鋼退火組織500 5.奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼基體以面心立方結(jié)構(gòu)的奧氏體為主，無磁性。 一般含Cr：16-25% ，Ni：7-20% ，經(jīng)適當(dāng)熱處理后，在室溫下得到單一A，如圖4為奧氏體不銹鋼。圖4. 18-8型不銹鋼組織 170 奧氏體不銹鋼具有良好的高低溫塑性、韌性和耐腐蝕性。缺點是晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕傾向大，切削加工性能差。 常見奧氏體不銹鋼有304、316。304也稱18-8不銹鋼，316則是在304基礎(chǔ)上增加了Ni的含量，在增加Mo提高抗點蝕能力。以及為了提高耐晶間腐蝕

7、性能，通過降低合金中的含碳量，得到超低碳不銹鋼，如304L、316L等。 6.奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼 基體為A+F，有磁性。 這類鋼因擴大區(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兩相組織，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型鋼，加入Ti、Nb、Mo的18-8鉻鎳鋼，此外含Cr大于1415而碳低于02的鉻錳不銹鋼（如Cr17Mn11），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)點很多，如屈服強度較高，抗晶間腐蝕的能力較高，應(yīng)力腐蝕的敏感性低，焊接時產(chǎn)生熱裂紋的傾向小，鑄造流動性好等等。缺點是壓力加工性能較差，點腐蝕傾向較大，易產(chǎn)生相脆性，在強磁場作用下表現(xiàn)出弱磁性等。所有這些優(yōu)點和缺點均來源于組織中的鐵素體。 五、常用不銹鋼檢驗標(biāo)準(zhǔn)1.非金屬夾雜物：GB/T 10561、AST