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奧氏體不銹鋼簡介
奧氏體不銹鋼簡介
按合金化方式，奧氏體不銹鋼可分為鉻鎳奧氏體不銹鋼和錳奧氏體不銹鋼，前者是奧氏體不銹鋼主體。鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的綜合力學(xué)性能、優(yōu)良的冷熱加工工藝性能和焊接性能，特別是在多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性能，另外，這種不銹鋼還具有非鐵磁性和良好的低溫性能。因此，奧氏體不銹鋼獲得了*廣泛的應(yīng)用。它的強度，硬度偏低，是它的不足之處。鉻錳氮（鉻錳鎳氮）奧氏體不銹鋼，除了Cr、Mn外還有N及適當(dāng)?shù)腘i，由于N的固溶強化，這類不銹鋼可以達到相當(dāng)高的強度。
隨著Cr、Ni含量的變化和其他合金元素的加入，以及受熱處理或冷變形的影響，在奧氏體不銹鋼的奧氏體基體上還會產(chǎn)生其他相，如鐵素體，馬氏體、碳化物、金屬間相等。鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量決定不銹鋼的組織，當(dāng)鉻當(dāng)量偏高時，就會使奧氏體不銹鋼中含有一定量的鐵素體。這些少量的鐵素體可以明顯提高奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂性能。鐵素體的出現(xiàn)也對奧氏體不銹鋼性能帶來不利的影響，如熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大、耐孔蝕性下降、耐尿素生產(chǎn)等腐蝕環(huán)境中的腐蝕性能下降，容易形成脆性相等。
大部分常用鉻鎳奧體體不銹鋼，自高溫驟冷到室溫所獲得的奧氏體基體組織是亞穩(wěn)定的，當(dāng)繼續(xù)冷卻到室溫以下的更低溫度，或在經(jīng)受冷變形時，就有一定量的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。奧氏體不銹鋼中的馬氏體有兩種形態(tài)，一種是具有體心立方結(jié)構(gòu)的α’馬氏體，呈鐵磁性；另一種叫e相，具有密集立方結(jié)構(gòu)，為非鐵磁性。對于常用的鉻鎳奧氏體不銹鋼，如果只是由于冷卻，即使冷到-196℃，也不會產(chǎn)生馬氏體。但快冷到室溫特別是到低溫后再施以變形、則可能要產(chǎn)生馬氏體。
碳在高溫奧氏體中的溶解度是比較大的，當(dāng)奧氏體鋼迅速冷卻到常溫時，碳的溶解度大大減少，使得碳以過飽和的形式固溶下來，若加熱到一定的溫度，并保溫足夠的時間，就會有碳化物析出。奧氏體不銹鋼中*常見的碳化物是M23C6型，其次有MC和M6C型。在不含Ti、Nb等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中，*主要的碳化物是M23C6 ，M23C6中的M主要是Cr。M23C6具有復(fù)雜的面心立方結(jié)構(gòu)，析出溫度范圍為400～950℃，*先析出的部位是鐵素體奧氏體相界，往后依次是晶界，非共格孿晶界及非金屬夾雜物邊界和共格孿晶界、*后是晶內(nèi)。降低含C量，加入一些如Ti、Nb等強碳化物形成元素，優(yōu)先在晶內(nèi)形成 顆粒狀的TiC 、 NbC，起穩(wěn)定C作用，都會減少和減緩M23C6析出。另外N的加入也會減緩M23C6 析出。
金屬間相常見的σ相，將在以后專門介紹。
Cr是奧氏體不銹鋼主要的合金元素，它是鋼中的鐵素體形成元素。Cr對奧氏體不銹鋼性能影響*大的是耐蝕性能。奧氏體不銹鋼隨著Cr量增加，耐硝酸等氧化性酸腐蝕和高溫抗氧化、硫化性能提高；在Ni以及Mo和Cu的復(fù)合作用下，Cr的增加能提高鋼耐一些還原性介質(zhì)、有機物、尿素和堿介質(zhì)的腐蝕必能 Cr提高了鋼的耐局部腐蝕的性能，如耐晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕以及某些條件下的應(yīng)力腐蝕破裂性能。
Ni是奧氏體不銹鋼主要的奧氏體形成元素，通過增加Ni可以獲得完全奧氏體組織，使鋼具有良好的塑韌性，并且具有優(yōu)良的冷熱加工工藝性和焊接性能；Ni提高了奧氏體不銹鋼表面膜的穩(wěn)定性，增加了抗高溫氧化必能 隨著Ni量提高，耐氧化物應(yīng)力腐蝕破裂性能和耐還原性酸的性能增加。
N是非強烈的奧氏體形成元素。N正日益成為奧氏體不銹鋼中的重要合金元素不，N的作用除代替部分昂貴的鎳外，主要是作為固溶強化元素提高奧氏體不銹鋼的強度，面并不顯著降低鋼的塑韌性；N提高奧氏不銹鋼的耐晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕性能。近年來，用N合金化的奧氏體不銹鋼的研究開發(fā)取得了較大的進展，目前應(yīng)用的含N奧氏體不銹鋼可分為控N型（N=0.05%～0.10%）、中N型（N=0.10%～0.40%）和高N型（N 大于0.4%）三種。
Mo是鋼中的鐵素體形成元素，隨Mo量的加入和提高，耐還原性酸和耐孔蝕、縫隙腐蝕性能增加，Mo還能提高奧氏體不銹鋼的高溫強度。鋼中含Cu能顯著提高奧氏體不銹鋼耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能，如耐硫酸、磷酸腐蝕性能，特別是Mo、Cu復(fù)合合金化，效果更突出。Si能增加鋼的抗高溫氧化性能；一定的含Si量，對提高奧氏體不銹鋼耐氧化物應(yīng)力腐蝕、耐濃硝酸和濃硫酸的腐蝕，如含Si量在4%時，可耐發(fā)煙硝酸腐蝕；Si對硝酸級、尿素級不銹鋼是非常有害的，必須嚴格控制。
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