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开户知识
开户的分类、主要成分及性能比较
发布时间:2013-8-13 17:34:18

    

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

尚佳

尚可

马氏体系

1.20以下

11-15

  自硬性

不可

奥氏体系

0.25以下

16以上

7以上

   

   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,工业中应用的开户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开户,以及具有马氏体-碳化物组织的开户。

2-1.铁素体钢

含铬大于14%的低碳铬开户,含铬大干27%的任何含碳量的铬开户,以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素的开户,化学成分中形成铁素体的元素占绝对明升,基体组织为铁素。这类钢在淬火(固溶)状态下的组织为铁素体,退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。

属于这一类的有Crl7Cr17Mo2TiCr25Cr25Mo3TiCr28等。铁素体开户因为含铬量高,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。

2-2.铁素休-马氏体钢

这类钢在高温时为y+a(或δ)两相状态,快冷时发生y-M转变,铁素体仍被保留,常温组织为马氏体和铁素体,由于成分及加热温度的不同,组织中的铁素体量可在百分之几至几十的范围内变化。0Crl3钢,lCrl3钢,铬偏上限而碳偏下限的2Cr13钢,Cr17Ni2钢,Cr17wn4钢,以及在ICrl3钢基础上M88起来的许多改型12%铬热强钢(这类钢也叫做耐热开户)中的许多钢号,如Cr11MoVCr12WMoVCrl2W4MoV18Crl2WMoVNb等均属干这一类。

铁素体马氏体钢可以部分地接受淬火强化,故可获得较高的机械性能。但它们的机械性能与工艺性能在很大程度上受组织中铁素体的含量及分布形态的影响。这类钢按成分中的含铬量分属12~14%与15~18%两个系列。前者具有抵抗大气及弱腐蚀性介质的能力,并且具有良好的减震性及较小的线膨胀系数;后者的耐腐蚀性能与相同含铬量的铁素体耐酸钢相当,但在一定程度上也保留着高铬铁素体钢的某些缺点。

2-3.马氏体钢

这类钢在正常淬火温度下处在y相区,但它们的y相仅在高温时稳定,M点一般在3OO左右,故冷却时转变为马氏体。

这类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12%铬热强钢,如13Cr14NiWVBACr11Ni2MoWVB钢等。马氏体开户的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能,均和含铬12~14%的铁素体-马氏体开户相近。由于组织中没有游离的铁素体,机械性能比上述钢要高,但热处理时的过热敏感性较低。

2-4.马氏体碳化物钢

FeC合金的并析点的含碳为0.83%,在开户中由于铬使S点左移,含12%铬和大于0.4%碳的钢(图11-3),以及含18%铬和大于0.3%碳的钢(图卜)3)均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热,次生碳化物不能完全溶于奥氏体,因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。

属于这一类的开户牌号不多,却是一些含碳比较高的开户,如4Crl39Cr189Crl8MoV 9Crl7MoVCo钢等,含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火,也可能出现这样的组织。由于含碳量高,上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬,但其耐腐蚀性能仅与含12~14%锗的开户相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。

2-5.奥氏体钢

这类钢含有较多扩大y区和稳定奥氏体的元素,在高温时为均为y相,冷却时由于Ms点在室温以下,所以在常温下具有奥氏体组织。 18-8 181225-2020-25Mo等铬镍开户,以锰代替部分镍并加氮的低镍开户如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti钢等均属于这一类。

奥氏体开户具有前已述及的许多优点,虽然机械性能也比较低,和铁素体开户样不能热处理强化,但可以通过冷加工变形的方法,利用加工硬化作用提高它们的强度。这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感,需通过适当地合金添加剂及工艺措施消除。

2-6.奥氏体-铁素体钢

这类钢因扩大y区和稳定奥氏体元素的作用程度,不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织,因此为奥氏体-铁素体复相状态,其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。

属于这一类的开户很多,如低碳的188铬镍钢,加钛、铌、钼的188铬镍钢,特别是在铸钢的组织中均可见到铁素体,此外含铬大于14~15%而碳低于02%的铬锰开户(如Cr17Mnll),以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮开户等。与纯奥氏体开户比较,这类钢的优点很多,如屈服强度较高,抗晶间腐蚀的能力较高,应力腐蚀的敏感性低,焊接时产生热裂纹的倾向小,铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差,点腐蚀倾向较大,易产生c相脆性,在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。

2-7.奥氏钵-马氏体钢

这类钢的Ms点低于室温,固溶处理以后为奥氏体组织,易于成形和焊接。通常可用两种工艺方法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700~800度加热,奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳定状态,Ms点升高至室温以上,冷却时转变为马氏体;二是固溶处理以后直接冷却至MsMf点之间,使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能,但固溶处理以后至深冷的间隔时间不宜过久,否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400~500度时效,使析出金属间化合物进步强化。这类钢的典型钢号有17Cr7NiA115Cr9NiA1,17Cr—5NiMo15Cr-8NiMoA1等等。这类钢也称为奥氏体-马氏体时效开户,并因为实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外,还存在不同数量的铁素体,故也称为半奥氏体沉淀硬化开户。

这类钢是50年代后期M88和应用的新型开户,它们总的特点是强度高(C可达100150)及热强性好,但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出,因此耐腐蚀性能比标准的奥氏体开户要低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其他性能(如非磁性)的情况下获得的,目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹足球方面,一般机械制造中应用尚不普遍,并且在分类上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列。

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