通常,人們把含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼叫不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐蝕能力,并在較高溫度(>450℃)下具有較高的強(qiáng)度。含鉻量達(dá)16%~18%的鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼,習(xí)慣上通稱為不銹鋼。
鋼中含鉻量達(dá)12%以上時(shí),在與氧化性介質(zhì)接觸中,由于電化學(xué)作用,表面很快形成一層富鉻的鈍化膜,保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕;但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中,仍不易形成堅(jiān)固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力,通常增大鉻的比例或添加可以促進(jìn)鈍化的合金元素,加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等,這些元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力,同時(shí)改變了鋼的內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能。這些合金元素在鋼中的含量不同,對(duì)不銹鋼的性能產(chǎn)生不同的影響,有的有磁性,有的無(wú)磁性,有的能夠進(jìn)行熱處理,有的則不能熱處理。
由于不銹鋼所具有的上述特性,越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工業(yè)部門及日常生活中。所含的合金元素對(duì)切削加工性影響很大,有的甚至很難切削。
2 不銹鋼可分為哪幾類?
工業(yè)上常用的不銹鋼一般按金相組織分類,可分為以下五大類:
1. 馬氏體不銹鋼:含鉻量12%~18%,含碳量0.1%~0.5%(有時(shí)達(dá)1%),常見的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。
2. 鐵素體不銹鋼:含鉻量12%~30%,常見的有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。
3. 奧氏體不銹鋼:含絡(luò)量12%~25%,含鎳量7%~20%(或20%以上),最典型的代表是1Cr18Ni9Ti,常見的還有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。
4. 奧氏體+鐵素體不銹鋼:與奧氏體不銹鋼相似,僅在組織中含有一定量的鐵素體,常見的有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。
5. 沉淀硬化不銹鋼:含有較高的鉻、鎳和很低的碳,常見的有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al等。
前兩類為鉻不銹鋼,后三類為鉻鎳不銹鋼。
3 不銹鋼有哪些物理、力學(xué)性能?
1. 馬氏體不銹鋼:能進(jìn)行淬火,淬火后具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性及良好的抗氧化性,有的有磁性,但內(nèi)應(yīng)力大且脆。經(jīng)低溫回火后可消除其應(yīng)力,提高塑性,切削加工較困難,有切屑擦傷或粘結(jié)的明顯趨向,刀具易磨損。
當(dāng)鋼中含碳量低于0.3%時(shí),組織不均勻,粘附性強(qiáng),切削時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤,且斷屑困難,工件已加工表面質(zhì)量低。含碳量達(dá)0.4%~0.5%時(shí),切削加工性較好。
馬氏體不銹鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后,可獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,其切削加工性比退火狀態(tài)有很大改善。
2. 鐵素體不銹鋼:加熱冷卻時(shí)組織穩(wěn)定,不發(fā)生相變,故熱處理不能使其強(qiáng)化,只能靠變形強(qiáng)化,性能較脆,切削加工性一般較好。切屑呈帶狀,切屑容易擦傷或粘結(jié)于切削刃上,從而增大切削力,切削溫度升高,同時(shí)可能使工件表面產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。
3. 奧氏體不銹鋼:由于含有較多的鎳(或錳),加熱時(shí)組織不變,故淬火不能使其強(qiáng)化,可略改善其加工性。通過冷加工硬化可大幅度提高強(qiáng)度,如果再經(jīng)時(shí)效處理,抗拉強(qiáng)度可達(dá)2550~2740 MPa。
奧氏體不銹鋼切削時(shí)的帶狀切屑連綿不斷,斷屑困難,極易產(chǎn)生加工硬化,硬化層給下一次切削帶來(lái)很大難度,使刀具急劇磨損,刀具耐用度大幅度下降。
奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能,良好的耐蝕能力,較突出的是冷變形能力,無(wú)磁性。
4. 奧氏體+鐵素體不銹鋼:有硬度極高的金屬間化合物析出,強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高,其切削加工性更差。
5. 沉淀硬化不銹鋼:含有能起沉淀硬化的鉈、鋁、鉬、鈦等合金元素,它們?cè)诨鼗饡r(shí)時(shí)效析出,產(chǎn)生沉淀硬化,使鋼具有很高的強(qiáng)度和硬度。由于含碳量低保證了足夠的含鉻量,因此具有良好的耐腐蝕性能。
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