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不锈钢的性能与组织及各元素的作用 不锈钢的性能与组织 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响 的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。
χ相和Laves相 χ相主要出现在含钼的不锈钢中，是具有体心立方结构的金属间化合物，每个晶胞内含有58个原子，代表的化学成分是Fe36Cr12Mo10。但是由于金属原子的相互置换，其化学组成可在一定的范围内变动。在奥氏体不锈钢中，该相的实际成分多为（FeNi）36Cr18Mo4。χ相主要在晶界，非共格孪晶界和晶内的位错处开始生成。晶内生成的χ相与奥氏体基体保持一定的位向关系。 Laves相（η相）是B2A型固定原子构成的金属间化合物。在含钼或铌的奥氏体不锈钢中形成的Laves相成分分别为Fe2Mo和Fe2Nb。该相具有六方结构，每个晶胞中含有12个原子。与碳化物，б相和χ相等相比，Laves相在钢中生成较慢，生成量也较少，且主要是晶内沉淀，与奥氏体基体也保持一定的位向关系。为形成该相，对B，A原子的相对大小有严格的要求：两者原子半径的比值不得大于1.225。 影响χ相和Laves相沉淀的因素是相似的。钢中合金元素有重要影响。钼、硅和钛会加速χ相和Laves相的形成，特别是钼的作用更为明显；镍、碳和氮含量的提高对这两种相的沉淀均有抑制作用。冷加工对这两种中间相的沉淀速度和沉淀量有不太强的促进效果。 奥氏体不锈钢中χ相和Laves相的沉淀，也像б相一样，导致耐蚀性下降及塑性、韧性的降低。但是由于这些相的沉淀温度与碳化物及б相的沉淀温度大体上相重合，因而在实际时效过程中，单独出现χ相或Laves相的情况是极少见的，这些相总是与碳化物、б相等相伴随而出现，且往往是次要相和后生相。所以，这些相的形成对不锈钢耐蚀性和力学性能的影响常常被作为主要相的碳化物或б相的作用所掩盖。
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不锈钢板。
不锈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。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。
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