不銹鋼的性能與組織

1、不銹鋼的性能與組織 目前已知的化學(xué)元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現(xiàn)象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說，最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。實際上上工業(yè)上上應(yīng)用的的不銹鋼鋼都是同同時存在在幾種以以至十幾幾種元素素的，當(dāng)當(dāng)幾種元元素共存存于不銹銹鋼這一一個統(tǒng)一一體中時時，它們們的影響響要比單單獨存在在時復(fù)雜雜得多，因因為在這這種情況況下不僅僅要考慮慮各元素

2、素自身的的作用，而而且要注注意它們們互相之之間的影影響，因因此不銹銹鋼的組組織決定定于各種種元素影影響的總總和。1各各種元素素對不銹銹鋼的性性能和組組織的影影響和作作用 1-11.鉻在在不銹鋼鋼中的決決定作用用 決定不不銹鋼性性屬的元元素只有有一種，這這就是鉻鉻，每種不不銹鋼都都含有一一定數(shù)量量的鉻。迄迄今為止止，還沒沒有不含含鉻的不不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明：鉻使使鐵基固固溶體的的電極電電位提高高鉻吸吸收鐵的的電子使使鐵鈍化化鈍化是是由于陽陽極反應(yīng)應(yīng)

3、被阻止止而引起起金屬與與合金耐耐腐蝕性性能被提提高的現(xiàn)現(xiàn)象。構(gòu)構(gòu)成金屬屬與合金金鈍化的的理論很很多，主主要有薄薄膜論、吸吸附論及及電子排排列論。1-22. 碳碳在不銹銹鋼中的的兩重性性 碳是工工業(yè)用鋼鋼的主要要元素之之一，鋼鋼的性能能與組織織在很大大程度上上決定于于碳在鋼鋼中的含含量及其其分布的的形式，在在不銹鋼鋼中碳的的影響尤尤為顯著著。碳在在不銹鋼鋼中對組組織的影影響主要要表現(xiàn)在在兩方面面，一方方面碳是是穩(wěn)定奧奧氏體的的元素，并并且作用用的程度度很大（約約為鎳的的30倍倍），另另一方面面由于碳碳和鉻的的親和力力很大，與與鉻形成成系列復(fù)復(fù)雜的碳碳化物。所所以，從從強度與與耐腐燭燭性能兩兩方面

4、來來看，碳碳在不銹銹鋼中的的作用是是互相矛矛盾的。認(rèn)識了了這一影影響的規(guī)規(guī)律，我我們就可可以從不不同的使使用要求求出發(fā)，選選擇不同同含碳量量的不銹銹鋼。 例如工工業(yè)中應(yīng)應(yīng)用最廣廣泛的，也也是最起起碼的不不銹鋼0CCrl334CCr133這五個個鋼號的的標(biāo)準(zhǔn)含含鉻量規(guī)規(guī)定為112114，就就是把碳碳要與鉻鉻形成碳碳化鉻的的因素考考慮進(jìn)去去以后才才決定的的，目的的即在于于使碳與與鉻結(jié)合合成碳化化鉻以后后，固溶溶體中的的含鉻量量不致低低于111.7這一最最低限度度的含鉻鉻量。 就這五五個鋼號號來說由由于含碳碳量不同同，強度度與耐腐腐蝕性能能也是有有區(qū)別的的，0CCr1332CCrl33鋼的耐耐腐蝕性

5、性較好但但強度低低于3CCrl33和4CCr133鋼，多多用于制制造結(jié)構(gòu)構(gòu)零件，后后兩個鋼鋼號由于于含碳較較高而可可獲得高高的強度度多用于于制造彈彈簧、刀刀具等要要求高強強度及耐耐磨的零零件。又又如為了了克服11888鉻鎳不不銹鋼的的晶間腐腐蝕，可可以將鋼鋼的含碳碳量降至至0.003以以下，或或者加入入比鉻和和碳親和和力更大大的元素素（鈦或或鈮），使使之不形形成碳化化鉻，再再如當(dāng)高高硬度與與耐磨性性成為主主要要求求時，我我們可以以在增加加鋼的含含碳量的的同時適適當(dāng)?shù)靥崽岣吆t鉻量，做做到既滿滿足硬度度與耐磨磨性的要要求，又又兼顧定的耐耐腐蝕功功能，工工業(yè)上用用作軸承承、量具具與刃具具有不銹銹鋼

6、9CCr188和9CCr177MoVVCo鋼鋼，含碳碳量雖高高達(dá)0.850.995，由由于它們們的含鉻鉻量也相相應(yīng)地提提高了，所所以仍保保證了耐耐腐蝕的的要求?？偟膩韥碇v，目目前工業(yè)業(yè)中獲得得應(yīng)用的的不銹鋼鋼的含碳碳量都是是比較低低的，大大多數(shù)不不銹鋼的的含碳量量在0.100.4之間，耐耐酸鋼則則以含碳碳0.110.2的的居多。含含碳量大大于0.4的的不銹鋼鋼僅占鋼鋼號總數(shù)數(shù)的一小小部分，這這是因為為在大多多數(shù)使用用條件下下，不銹銹鋼總是是以耐腐腐蝕為主主要目的的。此外外，較低低的含碳碳量也是是出于某某些工藝藝上的要要求，如如易于焊焊接及冷冷變形等等。 1-33. 鎳鎳在不銹銹鋼中的的作用是是

7、在與鉻鉻配合后后才發(fā)揮揮出來的的鎳是優(yōu)優(yōu)良的耐耐腐蝕材材料，也也是合金金鋼的重重要合金金化元素素。鎳在在鋼中是是形成奧奧氏體的的元素，但但低碳鎳鎳鋼要獲獲得純奧奧氏體組組織，含含鎳量要要達(dá)到224；而只有有含鎳227時時才使鋼鋼在某些些介質(zhì)中中的耐腐腐蝕性能能顯著改改變。所所以鎳不不能單獨獨構(gòu)成不不銹鋼。但是鎳鎳與鉻同同時存在在于不銹銹鋼中時時，含鎳鎳的不銹銹鋼卻具具有許多多可貴的的性能?；谏仙厦娴那榍闆r可知知，鎳作作為合金金元素在在不銹鋼鋼中的作作用，在在于它使使高鉻鋼鋼的組織織發(fā)生變變化，從從而使不不銹鋼的的耐腐蝕蝕性能及及工藝性性能獲得得某些改改善。 1-44. 錳錳和氮可可以代替替鉻

8、鎳不不銹鋼中中鎳鉻鎳奧奧氏體鋼鋼的優(yōu)點點雖然很很多，但但近幾十十年來由由于鎳基基耐熱合合金與含含鎳200以下下的熱強強鋼的大大量發(fā)展展與應(yīng)用用，以及及化學(xué)工工業(yè)日益益發(fā)展對對不銹鋼鋼的需要要量越來來越大，而而鎳的礦礦藏量較較少且又又集中分分布在少少數(shù)地區(qū)區(qū)，因此此在世界界范圍內(nèi)內(nèi)出現(xiàn)了了鎳在供供和需方方面的矛矛盾。所所以在不不銹鋼與與許多其其他合金金領(lǐng)域（如如大型鑄鑄鍛件用用鋼、工工具鋼、熱熱強鋼等等）中，特特別是鎳鎳的資源源比較缺缺乏的國國家，廣廣泛地開開展了節(jié)節(jié)鎳和以以其他元元素代鎳鎳的科學(xué)學(xué)研究與與生產(chǎn)實實踐，在在這方面面研究和和應(yīng)用比比較多的的是以錳錳和氮來來代替不不銹鋼與與耐熱鋼鋼中

9、的鎳鎳。 錳對于于奧氏體體的作用用與鎳相相似。但但說得確確切一些些，錳的的作用不不在于形形成奧氏氏體，而而是在于于它降低低鋼的臨臨界淬火火速度，在在冷卻時時增加奧奧氏體的的穩(wěn)定性性，抑制制奧氏體體的分解解，使高高溫下形形成的奧奧氏體得得以保持持到常溫溫。在提提高鋼的的耐腐蝕蝕性能方方面，錳錳的作用用不大，如如鋼中的的含錳量量從0到到10.4%變變化，也也不使鋼鋼在空氣氣與酸中中的耐腐腐蝕性能能發(fā)生明明顯的改改變。這這是因為為錳對提提高鐵基基固溶體體的電極極電位的的作用不不大，形形成的氧氧化膜的的防護(hù)作作用也很很低，所所以工業(yè)業(yè)上雖有有以錳合合金化的的奧氏體體鋼（如如40MMn188Cr44,5

10、00Mn118Crr4WNN、ZGGMn113鋼等等），但但它們不不能作為為不銹鋼鋼使用。 錳在鋼鋼中穩(wěn)定定奧氏體體的作用用約為鎳鎳的二分分之一，即即2的的氮在鋼鋼中的作作用也是是穩(wěn)定奧奧氏體，并并且作用用的程度度比鎳還還要大。例例如，欲欲使含118鉻鉻的鋼在在常溫下下獲得奧奧氏體組組織，以以錳和氮氮代鎳的的低鎳不不銹鋼與與元鎳的的鉻錳氮氮不誘鋼鋼，目前前已在工工業(yè)中獲獲得應(yīng)用用，有的的已成功功地代替替了經(jīng)典典的188-8鉻鉻鎳不銹銹鋼。 1-55.不銹銹鋼中加加鈦或鈮鈮是為了了防止晶晶間腐蝕蝕。 1-66.鉬和和銅可以以提高某某些不銹銹鋼的耐耐腐蝕性性能。 1-77.其他他元素對對不銹鋼鋼的

11、性能能和組織織的影響響 以上主主要的九九種元素素對不銹銹鋼的性性能和組組織的影影響，除除這些元元素對不不銹鋼性性能與組組織影響響較大的的元素以以外，不不銹鋼中中還含有有一些其其他的元元素。有有的是和和一般鋼鋼一樣為為常存雜雜質(zhì)元素素，如硅硅、硫、磷磷等也也有的是是為了某某些特定定的目的的而加入入的，如如鈷、硼硼、硒、稀稀土元素素等。從從不銹鋼鋼的耐腐腐蝕性能能這一主主要性質(zhì)質(zhì)來說，這這些元素素相對于于已討論論的九種種元素，都都是非主主要方面面的，雖雖然如此此，但也也不能完完全忽略略，因為為它們對對不銹鋼鋼的性能能與組織織同樣也也發(fā)生影影響。硅是是形成鐵鐵素體的的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元

12、素。 鈷作作為合金金元素在在鋼中應(yīng)應(yīng)用不多多，這是是因為鈷鈷的價格格高及其其在其它它方面（如如高速鋼鋼、硬質(zhì)質(zhì)合金、鈷鈷基耐熱熱合金、磁磁鋼或硬硬磁合金金等）有有著更重重要的用用途。在在一般不不銹鋼中中加鈷作作合金元元素的也也不多，常常用不銹銹鋼如99Crll7MooVCoo鋼（含含1.22-1.8鈷鈷）加鈷鈷，目的的并不在在于提高高耐腐蝕蝕性能而而在于提提高硬度度，因為為這種不不銹鋼的的主要用用途是制制造切片片機(jī)械刃刃具、剪剪刀及手手術(shù)刀片片等。 硼高高鉻鐵素素體不銹銹鋼Crrl7MMo2TTi鋼中中加00055硼，可可使在沸沸騰的665醋醋酸中的的耐腐蝕蝕性能提提高。加加微量的的硼（00.

13、000060.000077）可可使奧氏氏體不銹銹鋼的熱熱態(tài)塑性性改善。少少量的硼硼由于形形成低熔熔點共晶晶體，使使奧氏體體鋼焊接接時產(chǎn)生生熱裂紋紋的傾向向增大，但但含有較較多的硼硼（05006）時，反反而可防防止熱裂裂紋的產(chǎn)產(chǎn)生。因因為當(dāng)含含有05006的硼時時，形成成奧氏體體硼化化物兩相相組織，使使焊縫的的熔點降降低。熔熔池的凝凝固溫度度低于半半溶化區(qū)區(qū)時，母母材在冷冷卻時產(chǎn)產(chǎn)生的張張應(yīng)力，由由處于液液態(tài)固固態(tài)的焊焊縫金屬屬承受，此此時是不不致引起起裂縫的的，即使使在近縫縫區(qū)形成成了裂紋紋，也可可以為處處于液態(tài)態(tài)固態(tài)態(tài)的熔池池金屬所所填充。含含硼的鉻鉻鎳奧氏氏體不銹銹鋼在原原子能工工業(yè)中有有

14、著特殊殊的用途途。磷在在一般不不銹鋼中中都是雜雜質(zhì)元素素，但其其在奧氏氏體不銹銹鋼中的的危害性性不像在在一般鋼鋼中那樣樣顯著，故故含量可可允許高高一些，如如有的資資料提出出可達(dá)00066，以以利于冶冶煉控制制。個別別的含錳錳的奧氏氏體鋼的的含磷量量可達(dá)00066（如如2Crrl3NNiMnn9鋼）以以至0.08（如CCr144Mnll4Nii鋼）。利利用磷對對鋼的強強化作用用，也有有加磷作作為時效效硬化不不銹鋼的的合金元元素，PPH177100P鋼(含025磷)乃乃PHHNMM鋼（含含0330磷）等等。 硫和硒硒在一般般不銹鋼鋼中也是是常有雜雜質(zhì)元素素。但向向不銹鋼鋼中加002044的硫硫，可

15、提提高不銹銹鋼的切切削性能能，硒也也具有同同樣的作作用。硫硫和硒提提高不銹銹鋼的切切削性能能，是因因為它們們降低不不銹鋼的的韌性，例例如一般般188鉻鎳鎳不銹鋼鋼的沖擊擊值可達(dá)達(dá)30公公斤/厘厘米2。含含0331硫硫的1888鋼鋼（00844C、118115CCr、99255Nii）的沖沖擊值為為188公斤/平方厘厘米；含含0。222硒硒的1888鋼鋼（00944C、11844Crr、9Ni）的的沖擊值值為324公公斤/平平方厘米米。硫與與硒均降降低不銹銹鋼的耐耐腐蝕性性能，所所以實際際應(yīng)用它它們作為為不銹鋼鋼的合金金化元素素的很少少。 稀土元元素稀稀土元素素應(yīng)用于于不銹鋼鋼，目前前主要在在于

16、改善善工藝性性能方面面。如向向Crll7Tii鋼和CCr177Mo22Ti鋼鋼中加少少量的稀稀土元素素，可以以消除鋼鋼錠中因因氫氣引引起的氣氣泡和減減少鋼坯坯中的裂裂紋。奧奧氏體和和奧氏體體鐵素素體不銹銹鋼中加加0002005的稀土土元素（鈰鈰鑭合金金），可可顯著改改善鍛造造性能。曾曾有一種種含1995%鉻、223鎳鎳以及鉬鉬銅錳的的奧氏體體鋼，由由于熱加加工工藝藝性能在在過去只只能生產(chǎn)產(chǎn)鑄件，加加稀土元元素后則則可軋制制成各種種型材。2按按金相組組織對不不銹鋼的的分類及及各類不不銹鋼的的一般特特點按化學(xué)學(xué)成分（主主要是含含鉻量）及及用途，不不銹鋼分分為不銹銹與耐酸酸兩大類類。工業(yè)業(yè)上還按按自

17、高溫溫（9000-111000度）加加熱空氣氣冷卻后后鋼的基基體組織織的類型型對不銹銹鋼進(jìn)行行分類，這這是基于于我們上上面所討討論的碳碳及合金金元素對對不銹鋼鋼組織影影響的特特點決定定的。 工業(yè)上上應(yīng)用的的不銹鋼鋼按金相相組織可可分為三三大類：鐵素體體不銹鋼鋼，馬氏氏體不銹銹鋼，奧奧氏體不不銹鋼。可可以把這這三類不不銹鋼的的特點歸歸納(如如下表)，但需需要說明明的是馬馬氏體不不銹鋼并并不是都都不可焊焊接，只只是受某某些條件件的限制制，如焊焊前應(yīng)預(yù)預(yù)熱焊后后應(yīng)作高高溫回火火等，而而使焊接接工藝比比較復(fù)雜雜。實際際生產(chǎn)中中一些馬馬氏體不不銹鋼如如1Crr13,2Crr13以以及2CCr133與45

18、5鋼焊接接還是比比較多的的。不銹鋼的分分類、主主要成分分及性能能比較 分類 大大概成分分 （%） 淬火火性 耐耐蝕性 加工性性 可焊焊接性 磁性 C CCr NNi 鐵素體系 0335以下下 166-277 - 無 佳 尚佳 尚可 有 馬氏體系 1220以下下 111-155 - 自自硬性 可可 可可 不不可 有有 奧氏體系 0225以下下 166以上 7以上上 無 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 無 以上分分類僅是是按鋼的的基體組組織分的的，由于于鋼中穩(wěn)穩(wěn)定奧氏氏體及形形成鐵素素體的元元素的作作用不能能互相平平衡，以以及由于于大量的的鉻使平平衡圖SS點左移移，工業(yè)業(yè)中應(yīng)用用的不銹銹鋼的組組織除了了上面講講的三種

19、種基本類類型以外外，還有有馬氏體體鐵素體體，奧氏氏體鐵鐵素體，奧奧氏體馬氏體體等過渡渡型的復(fù)復(fù)相不銹銹鋼，以以及具有有馬氏體體碳化化物組織織的不銹銹鋼。2-11.鐵素素體鋼含鉻大大于144的低低碳鉻不不銹鋼，含含鉻大干干27的任何何含碳量量的鉻不不銹鋼，以以及在上上述成分分基礎(chǔ)上上再添加加有鉬、鈦鈦、鈮、硅硅、鋁、鎢鎢、釩等等元素的的不銹鋼鋼，化學(xué)學(xué)成分中中形成鐵鐵素體的的元素占占絕對優(yōu)優(yōu)勢，基基體組織織為鐵素素。這類類鋼在淬淬火（固固溶）狀狀態(tài)下的的組織為為鐵素體體，退火火及時效效狀態(tài)的的組織中中則可見見到少量量碳化物物及金屬屬間化合合物。 屬于這這一類的的有Crrl7、CCr177Mo22

20、Ti、CCr255，Crr25MMo3TTi、CCr288等。鐵鐵素體不不銹鋼因因為含鉻鉻量高，耐耐腐蝕性性能與抗抗氧化性性能均比比較好，但但機(jī)械性性能與工工藝性能能較差，多多用于受受力不大大的耐酸酸結(jié)構(gòu)及及作抗氧氧化鋼使使用。 2-22.鐵素素休馬馬氏體鋼鋼 這類鋼鋼在高溫溫時為yy+a（或或）兩相相狀態(tài)，快快冷時發(fā)發(fā)生y-M轉(zhuǎn)變變，鐵素素體仍被被保留，常常溫組織織為馬氏氏體和鐵鐵素體,由于成成分及加加熱溫度度的不同同，組織織中的鐵鐵素體量量可在百百分之幾幾至幾十十的范圍圍內(nèi)變化化。0CCrl33鋼，llCrll3鋼，鉻鉻偏上限限而碳偏偏下限的的2Crr13鋼鋼，Crr17NNi2鋼鋼，Cr

21、r17wwn4鋼鋼，以及及在ICCrl33鋼基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)展展起來的的許多改改型122鉻熱熱強鋼（這這類鋼也也叫做耐耐熱不銹銹鋼）中中的許多多鋼號，如如Cr111MooV，CCr122WMooV，CCrl22W4MMoV，118Crrl2WWMoVVNb等等均屬干干這一類類。鐵素體體馬氏體體鋼可以以部分地地接受淬淬火強化化，故可可獲得較較高的機(jī)機(jī)械性能能。但它它們的機(jī)機(jī)械性能能與工藝藝性能在在很大程程度上受受組織中中鐵素體體的含量量及分布布形態(tài)的的影響。這這類鋼按按成分中中的含鉻鉻量分屬屬1214與155188兩個個系列。前前者具有有抵抗大大氣及弱弱腐蝕性性介質(zhì)的的能力，并并且具有有良好的的減震性

22、性及較小小的線膨膨脹系數(shù)數(shù)；后者者的耐腐腐蝕性能能與相同同含鉻量量的鐵素素體耐酸酸鋼相當(dāng)當(dāng)，但在在一定程程度上也也保留著著高鉻鐵鐵素體鋼鋼的某些些缺點。2-33.馬氏氏體鋼 這類鋼鋼在正常常淬火溫溫度下處處在y相相區(qū)，但但它們的的y相僅僅在高溫溫時穩(wěn)定定，M點點一般在在3OOO左右，故故冷卻時時轉(zhuǎn)變?yōu)闉轳R氏體體。這類鋼鋼包括22Cr113,22Cr113Nii2,33Cr113以及及部分改改型122鉻熱熱強鋼，如如13CCr144NiWWVBAA，Crr11NNi2MMoWVVB鋼等等。馬氏氏體不銹銹鋼的機(jī)機(jī)械性能能、耐腐腐蝕性能能、工藝藝性能與與物理性性能，均均和含鉻鉻1214的鐵素素體-馬

23、馬氏體不不銹鋼相相近。由由于組織織中沒有有游離的的鐵素體體，機(jī)械械性能比比上述鋼鋼要高，但但熱處理理時的過過熱敏感感性較低低。2-44.馬氏氏體碳化物物鋼 FeC合金金的并析析點的含含碳為00.833，在在不銹鋼鋼中由于于鉻使SS點左移移，含112鉻鉻和大于于0.44碳的的鋼（圖圖11-3），以以及含118鉻鉻和大于于0.33碳的的鋼（圖圖卜）33）均屬屬于過共共析鋼。這這類鋼在在正常淬淬火溫度度加熱，次次生碳化化物不能能完全溶溶于奧氏氏體，因因此淬火火后的組組織為馬馬氏體和和碳化物物組成。 屬于這這一類的的不銹鋼鋼牌號不不多，卻卻是一些些含碳比比較高的的不銹鋼鋼，如44Crll3、99Cr1

24、18、99Crll8MooV 、99Crll7MooVCoo鋼等，含含碳量偏偏上限的的3Crrl3鋼鋼在較低低的溫度度下淬火火，也可可能出現(xiàn)現(xiàn)這樣的的組織。由由于含碳碳量高,上述99Cr118等三三個鋼號號中雖含含有較多多的鉻，但但其耐腐腐蝕性能能僅與含含1214鍺的不不銹鋼相相當(dāng)。這這類鋼的的主要用用途是要要求高硬硬及耐磨磨的零件件，如切切削工具具、軸承承、彈簧簧及醫(yī)療療器械等等。 2-55.奧氏氏體鋼 這類鋼鋼含有較較多擴(kuò)大大y區(qū)和和穩(wěn)定奧奧氏體的的元素，在在高溫時時為均為為y相，冷冷卻時由由于Mss點在室室溫以下下，所以以在常溫溫下具有有奧氏體體組織。 18-8、1812、225-220

25、、220-225Moo等鉻鎳鎳不銹鋼鋼，以錳錳代替部部分鎳并并加氮的的低鎳不不銹鋼CCr188Mnll0Nii5,CCr133Ni44Mn99,Crr17NNi4MMn9NN,Crr14NNi3MMnl44Ti鋼鋼等均屬屬于這一一類。奧氏體體不銹鋼鋼具有前前已述及及的許多多優(yōu)點，雖雖然機(jī)械械性能也也比較低低，和鐵鐵素體不不銹鋼樣不能熱熱處理強強化，但但可以通通過冷加加工變形形的方法法，利用用加工硬硬化作用用提高它它們的強強度。 這類類鋼的缺缺點是對對晶間腐腐蝕及應(yīng)應(yīng)力腐蝕蝕比較敏敏感，需需通過適適當(dāng)?shù)睾虾辖鹛砑蛹觿┘肮すに嚧胧┦┫?66.奧氏氏體鐵鐵素體鋼鋼 這類鋼鋼因擴(kuò)大大y區(qū)和和穩(wěn)定奧

26、奧氏體元元素的作作用程度度，不足足以使鋼鋼在常溫溫或很高高的溫度度下具有有純奧氏氏體組織織，因此此為奧氏氏體鐵鐵素體復(fù)復(fù)相狀態(tài)態(tài)，其鐵鐵素體量量也因成成分及加加熱溫度度不同而而可在較較大的范范圍內(nèi)變變化。 屬于這這一類的的不銹鋼鋼很多，如如低碳的的188鉻鎳鎳鋼，加加鈦、鈮鈮、鉬的的188鉻鎳鎳鋼，特特別是在在鑄鋼的的組織中中均可見見到鐵素素體，此此外含鉻鉻大于114115而而碳低于于022的鉻鉻錳不銹銹鋼（如如Cr117Mnnll），以以及目前前研究的的和已獲獲得應(yīng)用用的大多多數(shù)鉻錳錳氮不銹銹鋼等。與與純奧氏氏體不銹銹鋼比較較，這類類鋼的優(yōu)優(yōu)點很多多，如屈屈服強度度較高，抗抗晶間腐腐蝕的能能

27、力較高高，應(yīng)力力腐蝕的的敏感性性低，焊焊接時產(chǎn)產(chǎn)生熱裂裂紋的傾傾向小，鑄鑄造流動動性好等等等。缺缺點是壓壓力加工工性能較較差，點點腐蝕傾傾向較大大，易產(chǎn)產(chǎn)生c相相脆性，在在強磁場場作用下下表現(xiàn)出出弱磁性性等。所所有這些些優(yōu)點和和缺點均均來源于于組織中中的鐵素素體。2-77.奧氏氏缽馬馬氏體鋼鋼 這類鋼鋼的Mss點低于于室溫，固固溶處理理以后為為奧氏體體組織，易易于成形形和焊接接。通常?？捎脙蓛煞N工藝藝方法使使之發(fā)生生馬氏體體轉(zhuǎn)變。一一是固溶溶處理以以后經(jīng)77008000度加熱熱，奧氏氏體因析析出碳化化鉻而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榻榻榉€(wěn)定狀狀態(tài)，MMs點升升高至室室溫以上上，冷卻卻時轉(zhuǎn)變變?yōu)轳R氏氏體；二二是固溶

28、溶處理以以后直接接冷卻至至Ms與與Mf點點之間，使使奧氏體體轉(zhuǎn)變?yōu)闉轳R氏體體。后一一方法可可獲得較較高的耐耐腐蝕性性能，但但固溶處處理以后后至深冷冷的間隔隔時間不不宜過久久，否則則會因奧奧氏體的的陳化穩(wěn)穩(wěn)定作用用而使深深冷的強強化效應(yīng)應(yīng)降低。經(jīng)經(jīng)上述處處理以后后鋼再經(jīng)經(jīng)40005000度時時效，使使析出金金屬間化化合物進(jìn)進(jìn)步強化化。這類類鋼的典典型鋼號號有177Cr一一7Nii一A11、155Cr9NiiA11,177Cr5NiiMoo、155Cr-8NiiMoo一A11等等。這這類鋼也也稱為奧奧氏體馬氏體體時效不不銹鋼，并并因為實實際上這這些鋼的的組織中中除奧氏氏體和馬馬氏體以以外，還還存在

29、不不同數(shù)量量的鐵素素體，故故也稱為為半奧氏氏體沉淀淀硬化不不銹鋼。這類鋼鋼是500年代后后期發(fā)展展和應(yīng)用用的新型型不銹鋼鋼，它們們總的特特點是強強度高（CC可達(dá)1100一一1500）及熱熱強性好好，但由由于含鉻鉻量較低低并在熱熱處理時時有碳化化鉻析出出，因此此耐腐蝕蝕性能比比標(biāo)準(zhǔn)的的奧氏體體不銹鋼鋼要低一一些。也也可以說說這類鋼鋼的高強強度是在在犧牲一一部分耐耐腐蝕性性能與其其他性能能（如非非磁性）的的情況下下獲得的的，目前前這類鋼鋼主要用用于航空空工業(yè)及及火箭導(dǎo)導(dǎo)彈生產(chǎn)產(chǎn)方面，一一般機(jī)械械制造中中應(yīng)用尚尚不普遍遍，并且且在分類類上也有有把它們們納為超超高強度度鋼的一一個系列列。 什么是不銹銹

30、鋼? 不不銹鋼是是在普通通碳鋼的的基礎(chǔ)上上，加入入一組鉻鉻的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)（wwCr）大大于122%合金金元素的的鋼材，它它在空氣氣作用下下能保持持金屬光光澤，也也就是具具有不生生銹的特特性。這這是由于于在這類類鋼中含含有一定定量的鉻鉻合金元元素，能能使鋼材材表面形形成一層層不溶解解于某些些介質(zhì)的的堅固的的氧化薄薄膜（鈍鈍化膜），使使金屬與與外界介介質(zhì)隔離離而不發(fā)發(fā)生化學(xué)學(xué)作用。在在這類鋼鋼中，有有些除含含較多的的鉻（CCr）外外，還匹匹配加入入較多的的其他合合金元素素，如鎳鎳（Nii），使使之在空空氣中、水水中、蒸蒸汽中、都都具有很很好的化化學(xué)穩(wěn)定定性，而而且在許許多種酸酸、堿、鹽鹽的水溶溶液中

31、也也有足夠夠的穩(wěn)定定性，甚甚至在高高溫或低低溫環(huán)境境中，仍仍能保持持其耐腐腐蝕的優(yōu)優(yōu)點。不銹鋼是如如何分類類的? 不不銹鋼分分類方法法有幾種種：按主主要化學(xué)學(xué)組成分分鉻不銹銹鋼、鉻鉻鎳不銹銹鋼和鉻鉻錳氮不不銹鋼等等；也可可以以性性能特點點分成耐耐酸不銹銹鋼和耐耐熱不銹銹鋼等；通常以以金相組組織進(jìn)行行分類。按按金相組組織分為為：鐵素素體（FF）型不不銹鋼、馬馬氏體（MM）型不不銹鋼、奧奧氏體（AA）不銹銹鋼、奧奧氏體-鐵素體體（A-F）型型雙相不不銹鋼、奧奧氏體-馬氏體體（A-M）型型雙相不不銹鋼和和沉淀硬硬化（PPH）型型不銹鋼鋼。 1 鐵素素體型不不銹鋼FF 鐵素素體具有有磁性，它它的內(nèi)部部

32、顯微組組織為鐵鐵素體，其其鉻的質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)在111.5% 32.0%范范圍內(nèi)。但但是碳的的含量極極低00.2%，不可可淬火。隨隨著鉻含含量的提提高，其其耐酸性性能也提提高，加加入鉬（MMo）后后，則可可提高耐耐酸腐蝕蝕性和抗抗應(yīng)力腐腐蝕的能能力。 2 馬氏氏體型不不銹鋼MM 其顯顯微組織織為馬氏氏體。馬馬氏體不不銹鋼同同樣也具具有磁性性，這類類鋼中鉻鉻的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)為為11.5% 118.00% 但但碳的質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)最高可可達(dá)0.6%。碳碳含量的的增高，提提高了鋼鋼的強度度和硬度度。在這這類鋼中中加入的的少量鎳鎳可以促促使生成成馬氏體體，同時時又能提提高其耐耐蝕性。這這類鋼具具有一定定的耐蝕蝕性

33、和較較好的熱熱穩(wěn)定性性以及熱熱強性，可可以作為為溫度低低于7000oCC以下長長期工作作的耐熱熱鋼使用用。它廣廣泛用來來制造對對韌性和和沖擊韌韌度要求求較高的的零件，如如汽輪機(jī)機(jī)的葉片片、內(nèi)燃燃機(jī)排氣氣閥和醫(yī)醫(yī)療器械械。 3 奧氏氏體型不不銹鋼FF 其顯顯微組織織為奧氏氏體。它它是在高高鉻不銹銹鋼中（117-226%）添添加適當(dāng)當(dāng)?shù)逆嚕ㄦ囨嚨馁|(zhì)量量分?jǐn)?shù)為為8% 225%）而而形成的的，具有有奧氏體體組織的的不銹鋼鋼。奧氏氏體型不不銹鋼不不能利用用熱處理理使晶粒粒細(xì)化，也也不能經(jīng)經(jīng)過淬火火來提高高其硬度度。這類類鋼的冷冷加工硬硬化程度度高，通通常沒有有磁性，經(jīng)經(jīng)過冷作作可在鋼鋼內(nèi)析出出少量鐵鐵素

34、體或或馬氏體體的組織織，會出出現(xiàn)少量量磁性。 奧氏體體型的鋼鋼板的綜綜合性能能最好，既既有足夠夠的強度度，又有有極好的的塑性同同時硬度度也不高高，這也也是它們們被廣泛泛采用的的原因之之一。奧奧氏體型型不銹鋼鋼同絕大大多數(shù)的的其它金金屬材料料相似，其其抗拉強強度、屈屈服強度度和硬度度，隨著著溫度的的降低而而提高；塑性則則隨著溫溫度降低低而減小小。其抗抗拉強度度在溫度度 155 80OO范圍內(nèi)內(nèi)增大較較快，溫溫度進(jìn)一一步降低低時則變變化緩慢慢，而屈屈服強度度的增長長是較為為均勻的的。更重重要的是是：隨著著溫度的的降低，其其沖擊韌韌度減少少緩慢，并并不存在在脆性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度度。 4其他特特殊材料料特殊

35、的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域開發(fā)發(fā)出特殊殊材料。例例如：所所說的奧奧氏體-鐵素體體型雙鋼鋼，其顯顯微組織織為奧氏氏體加鐵鐵素體。它它含有118 - 255% 的的鉻，44 - 7%的的鎳以及及4%的的鉬。鎳鎳、鎳-銅、鎳鎳-鉻以以及其他他以鎳-鉻為基基礎(chǔ)的特特殊不銹銹鋼也屬屬于此類類。此類類特殊材材料具有有特殊的的特性，有有固定的的材料名名稱，如如 Crroniiferr, NNikrrofeer, Allloy, Feerrootheerm, Haasteellooy, Inccolooy, Incconeel, Monnel。這這些材料料也有所所屬材料料號及其其化學(xué)成成份。熱處理： 金屬熱處理理是將金金

36、屬工件件放在一一定的介介質(zhì)中加加熱到適適宜的溫溫度，并并在此溫溫度中保保持一定定時間后后，又以以不同速速度冷卻卻的一種種工藝。金屬熱處理理是機(jī)械械制造中中的重要要工藝之之一，與與其他加加工工藝藝相比，熱熱處理一一般不改改變工件件的形狀狀和整體體的化學(xué)學(xué)成分，而而是通過過改變工工件內(nèi)部部的顯微微組織，或或改變工工件表面面的化學(xué)學(xué)成分，賦賦予或改改善工件件的使用用性能。其其特點是是改善工工件的內(nèi)內(nèi)在質(zhì)量量，而這這一般不不是肉眼眼所能看看到的。為使金屬工工件具有有所需要要的力學(xué)學(xué)性能、物物理性能能和化學(xué)學(xué)性能，除除合理選選用材料料和各種種成形工工藝外，熱熱處理工工藝往往往是必不不可少的的。鋼鐵鐵是機(jī)

37、械械工業(yè)中中應(yīng)用最最廣的材材料，鋼鋼鐵顯微微組織復(fù)復(fù)雜，可可以通過過熱處理理予以控控制，所所以鋼鐵鐵的熱處處理是金金屬熱處處理的主主要內(nèi)容容。另外外，鋁、銅銅、鎂、鈦鈦等及其其合金也也都可以以通過熱熱處理改改變其力力學(xué)、物物理和化化學(xué)性能能，以獲獲得不同同的使用用性能。在從石器時時代進(jìn)展展到銅器器時代和和鐵器時時代的過過程中，熱熱處理的的作用逐逐漸為人人們所認(rèn)認(rèn)識。早早在公元元前7770前前2222年，中中國人在在生產(chǎn)實實踐中就就已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，銅鐵鐵的性能能會因溫溫度和加加壓變形形的影響響而 變變化。白白口鑄鐵鐵的柔化化處理就就是制造造農(nóng)具的的重要工工藝。公元前六世世紀(jì)，鋼鋼鐵兵器器逐漸被被采用，

38、為為了提高高鋼的硬硬度，淬淬火工藝藝遂得到到迅速發(fā)發(fā)展。中中國河北北省易縣縣燕下都都出土的的兩把劍劍和一把把戟，其其顯微組組織中都都有馬氏氏體存在在，說明明是經(jīng)過過淬火的的。隨著淬火技技術(shù)的發(fā)發(fā)展，人人們逐漸漸發(fā)現(xiàn)淬淬冷劑對對淬火質(zhì)質(zhì)量的影影響。三三國蜀人人蒲元曾曾在今陜陜西斜谷谷為諸葛葛亮打制制30000把刀刀，相傳傳是派人人到成都都取水淬淬火的。這這說明中中國在古古代就注注意到不不同水質(zhì)質(zhì)的冷卻卻能力了了，同時時也注意意了油和和尿的冷冷卻能力力。中國國出土的的西漢(公元前前2066公元元24)中山靖靖王墓中中的寶劍劍,心部部含碳量量為0.150.44%，而而表面含含碳量卻卻達(dá)0.6%以以上

39、，說說明已應(yīng)應(yīng)用了滲滲碳工藝藝。但當(dāng)當(dāng)時作為為個人“手藝”的秘密密，不肯肯外傳，因因而發(fā)展展很慢。1863年年，英國國金相學(xué)學(xué)家和地地質(zhì)學(xué)家家展示了了鋼鐵在在顯微鏡鏡下的六六種不同同的金相相組織，證證明了鋼鋼在加熱熱和冷卻卻時，內(nèi)內(nèi)部會發(fā)發(fā)生組織織改變，鋼鋼中高溫溫時的相相在急冷冷時轉(zhuǎn)變變?yōu)橐环N種較硬的的相。法法國人奧奧斯蒙德德確立的的鐵的同同素異構(gòu)構(gòu)理論，以以及英國國人奧斯斯汀最早早制定的的鐵碳相相圖，為為現(xiàn)代熱熱處理工工藝初步步奠定了了理論基基礎(chǔ)。與與此同時時，人們們還研究究了在金金屬熱處處理的加加熱過程程中對金金屬的保保護(hù)方法法，以避避免加熱熱過程中中金屬的的氧化和和脫碳等等。18501

40、8880年，對對于應(yīng)用用各種氣氣體(諸諸如氫氣氣、煤氣氣、一氧氧化碳等等)進(jìn)行行保護(hù)加加熱曾有有一系列列專利。11889918890年年英國人人萊克獲獲得多種種金屬光光亮熱處處理的專專利。二十世紀(jì)以以來，金金屬物理理的發(fā)展展和其他他新技術(shù)術(shù)的移植植應(yīng)用，使使金屬熱熱處理工工藝得到到更大發(fā)發(fā)展。一一個顯著著的進(jìn)展展是1990119225年，在在工業(yè)生生產(chǎn)中應(yīng)應(yīng)用轉(zhuǎn)筒筒爐進(jìn)行行氣體滲滲碳 ；30年年代出現(xiàn)現(xiàn)露點電電位差計計,使?fàn)t爐內(nèi)氣氛氛的碳勢勢達(dá)到可可控，以以后又研研究出用用二氧化化碳紅外外儀、氧氧探頭等等進(jìn)一步步控制爐爐內(nèi)氣氛氛碳勢的的方法；60年年代，熱熱處理技技術(shù)運用用了等離離子場的的作用

41、，發(fā)發(fā)展了離離子滲氮氮、滲碳碳工藝 ；激光光、電子子束技術(shù)術(shù)的應(yīng)用用，又使使金屬獲獲得了新新的表面面熱處理理和化學(xué)學(xué)熱處理理方法。金屬熱處理理的工藝藝熱處理工藝藝一般包包括加熱熱、保溫溫、冷卻卻三個過過程，有有時只有有加熱和和冷卻兩兩個過程程。這些些過程互互相銜接接，不可可間斷。加熱是熱處處理的重重要工序序之一。金金屬熱處處理的加加熱方法法很多，最最早是采采用木炭炭和煤作作為熱源源，進(jìn)而而應(yīng)用液液體和氣氣體燃料料。電的的應(yīng)用使使加熱易易于控制制，且無無環(huán)境污污染。利利用這些些熱源可可以直接接加熱，也也可以通通過熔融融的鹽或或金屬，以以至浮動動粒子進(jìn)進(jìn)行間接接加熱。金屬加熱時時，工件件暴露在在空

42、氣中中，常常常發(fā)生氧氧化、脫脫碳(即即鋼鐵零零件表面面碳含量量降低)，這對對于熱處處理后零零件的表表面性能能有很不不利的影影響。因因而金屬屬通常應(yīng)應(yīng)在可控控氣氛或或保護(hù)氣氣氛中、熔熔融鹽中中和真空空中加熱熱，也可可用涂料料或包裝裝方法進(jìn)進(jìn)行保護(hù)護(hù)加熱。加熱溫度是是熱處理理工藝的的重要工工藝參數(shù)數(shù)之一，選選擇和控控制加熱熱溫度 ，是保保證熱處處理質(zhì)量量的主要要問題。加加熱溫度度隨被處處理的金金屬材料料和熱處處理的目目的不同同而異，但但一般都都是加熱熱到相變變溫度以以上，以以獲得高高溫組織織。另外外轉(zhuǎn)變需需要一定定的時間間，因此此當(dāng)金屬屬工件表表面達(dá)到到要求的的加熱溫溫度時，還還須在此此溫度保保持

43、一定定時間，使使內(nèi)外溫溫度一致致， 使使顯微組組織轉(zhuǎn)變變完全，這這段時間間稱為保保溫時間間。采用用高能密密度加熱熱和表面面熱處理理時，加加熱速度度極快，一一般就沒沒有保溫溫時間，而而化學(xué)熱熱處理的的保溫時時間往往往較長。冷卻也是熱熱處理工工藝過程程中不可可缺少的的步驟，冷冷卻方法法因工藝藝不同而而不同，主主要是控控制冷卻卻速度。一一般退火火的冷卻卻速度最最慢，正正火的冷冷卻速度度較快，淬淬火的冷冷卻速度度更快。但但還因鋼鋼種不同同而有不不同的要要求，例例如空硬硬鋼就可可以用正正火一樣樣的冷卻卻速度進(jìn)進(jìn)行淬硬硬。金屬熱處理理工藝大大體可分分為整體體熱處理理、表面面熱處理理和化學(xué)學(xué)熱處理理三大類類

44、。根據(jù)據(jù)加熱介介質(zhì)、加加熱溫度度和冷卻卻方法的的不同，每每一大類類又可區(qū)區(qū)分為若若干不同同的熱處處理工藝藝。同一一種金屬屬采用不不同的熱熱處理工工藝，可可獲得不不同的組組織，從從而具有有不同的的性能。鋼鋼鐵是工工業(yè)上應(yīng)應(yīng)用最廣廣的金屬屬，而且且鋼鐵顯顯微組織織也最為為復(fù)雜，因因此鋼鐵鐵熱處理理工藝種種類繁多多。整體熱處理理是對工工件整體體加熱，然然后以適適當(dāng)?shù)乃偎俣壤鋮s卻，以改改變其整整體力學(xué)學(xué)性能的的金屬熱熱處理工工藝。鋼鋼鐵整體體熱處理理大致有有退火、正正火、淬淬火和回回火四種種基本工工藝。退火是將工工件加熱熱到適當(dāng)當(dāng)溫度，根根據(jù)材料料和工件件尺寸采采用不同同的保溫溫時間，然然后進(jìn)行行緩慢

45、冷冷卻，目目的是使使金屬內(nèi)內(nèi)部組織織達(dá)到或或接近平平衡狀態(tài)態(tài)，獲得得良好的的工藝性性能和使使用性能能，或者者為進(jìn)一一步淬火火作組織織準(zhǔn)備。正正火是將將工件加加熱到適適宜的溫溫度后在在空氣中中冷卻，正正火的效效果同退退火相似似，只是是得到的的組織更更細(xì)，常常用于改改善材料料的切削削性能，也也有時用用于對一一些要求求不高的的零件作作為最終終熱處理理。淬火是將工工件加熱熱保溫后后，在水水、油或或其他無無機(jī)鹽、有有機(jī)水溶溶液等淬淬冷介質(zhì)質(zhì)中快速速冷卻。淬淬火后鋼鋼件變硬硬，但同同時變脆脆。為了了降低鋼鋼件的脆脆性，將將淬火后后的鋼件件在高于于室溫而而低于6650的某一一適當(dāng)溫溫度進(jìn)行行長時間間的保溫溫

46、，再進(jìn)進(jìn)行冷卻卻，這種種工藝稱稱為回火火。退火火、正火火、淬火火、回火火是整體體熱處理理中的“四把火火”，其中中的淬火火與回火火關(guān)系密密切，常常常配合合使用，缺缺一不可可?！八陌鸦稹彪S著加加熱溫度度和冷卻卻方式的的不同，又又演變出出不同的的熱處理理工藝 。為了了獲得一一定的強強度和韌韌性，把把淬火和和高溫回回火結(jié)合合起來的的工藝，稱稱為調(diào)質(zhì)質(zhì)。某些些合金淬淬火形成成過飽和和固溶體體后，將將其置于于室溫或或稍高的的適當(dāng)溫溫度下保保持較長長時間，以以提高合合金的硬硬度、強強度或電電性磁性性等。這這樣的熱熱處理工工藝稱為為時效處處理。把壓力加工工形變與與熱處理理有效而而緊密地地結(jié)合起起來進(jìn)行行，使工工件獲得得很好的的強度、韌韌性配合合的方法法稱為形形變熱處處理；在在負(fù)壓氣氣氛或真真空中進(jìn)進(jìn)行的熱熱處理稱稱為真空空熱處理理，它不不僅能使使工件不不氧化，不不脫碳，保保持處理理后工件件表面光光潔，提提高工件件的性能能，還可可以通入入滲劑進(jìn)進(jìn)行化學(xué)學(xué)熱處理理。表面熱處理理是只加加熱工件件表層，以以改變其其表層力力學(xué)性能能的金屬屬熱處理理工藝。為為了只加加熱工件件表層而而不使過過多的熱熱量傳入入工件內(nèi)內(nèi)部，使使用的熱熱源須具具有高的的能量