316L不锈钢管材

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马氏体不锈钢

作者:sdcms 来源:原创 日期:2013-7-4 17:44:02 人气:

    马氏体不锈钢是指在室温下保持马氏体显微组织的一种铬不锈钢。设计本钢种就是利用了马氏体可通过热处理进行强化的优点,使钢材适用于制造对强度、硬度、弹性和耐磨性等力学性能要求较高,又能兼有一定耐蚀性的零部件。在铬含量相当的各种不锈钢中,马氏体不锈钢的耐蚀性较差,定位在弱腐蚀性环境中使用。所以,其合金成分简单,除cr含量较高外,添加的提高耐蚀性的元素种类和含量均很少。
    在各类不锈钢中,此类钢焊接性能较差,因此,以制作单件零部件为主,用作焊接构件的少,虽可焊,但工件焊前需预热,焊后要处理(退火)。
    由于马氏体不锈钢不耐局部腐蚀,因此,在具备产生局部腐蚀的环境中,将其选作工程材料时要谨慎,以防发生腐蚀事故而遭损失。尤要注意合理的热处理,不然会产生晶蚀和SCC倾向。
    马氏体不锈钢在原型3Crl3钢的基础上分两种途径发展了新钢种:
    以降低c含量为主要手段,配合添加Mo、Ni,增加cr含量来提升耐蚀性,兼顾改善力学性能,如13Cr0.5Mo钢、12Cr-2Ni钢和16Cr-2Ni钢(1 Crl7Ni2)。
    以增加c含量改善淬硬性为主,适度提高耐蚀性。经增Cr加Mo,开发出17Cr-1.0C一0.75Mo钢。
    超级马氏体不锈钢亦称软马氏体不锈钢,含c量极低(小于0.Ol%),Ni含量大于4%,且为合金成分又进一步经过优化的新钢种。它不但耐蚀性良好,综合力学性能提高,且焊接性能得到显著改善,是一类经济适用新钢种。
    马氏体不锈钢的特征:马氏体不锈钢主要是含cr量不低于12%(一般12%~18%)的高铬钢,含碳量0.1%~1%(高于铁素体不锈钢)。随着含碳量的增加,强度、硬度显著提高,但耐蚀性则下降。含碳量在0.1%左右时,淬火后的组织为M+F;含碳量为0.2%~0.4%时,淬火后全部得到M。
    马氏体不锈钢的用途:马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性,主要用来制造力学性能要求高而耐蚀性要求不高的零部件。可以用来制造机器零件,如蒸汽涡轮的叶片、蒸汽装备的轴和拉杆,以及在腐蚀介质中工作的零件,如活门、螺栓等。碳含量较高的钢号则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。
    马氏体不锈钢的耐蚀性:马氏体不锈钢在大气、海水、氧化性介质中耐蚀性较好,抗局部腐蚀能力较低,如对点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀较敏感,对氢脆敏感性大。
    总的来说,在cr、Ni含量相当的不锈钢中,马氏体不锈钢的耐蚀性最差,奥氏体不锈钢最好,铁素体次之。原因是碳含量高,易析出碳化物。所以马氏体不锈钢一般在淬火、回火后使用。
    马氏体不锈钢淬火后不经回火其耐蚀性相对较好(好于回火后),因为碳被最大程度的固溶。但该状态下合金脆化,硬度高,难以加工,实用性很小。为了获得工程实用的综合力学性能,它们必须进行回火,然而回火温度对耐蚀性能有明显的影响,一般会使得耐蚀性下降。因为回火过程中碳化物析出,在碳化物附近产生贫cr区。
    由于马氏体不锈钢的氢溶解度低,氢的扩散系数比在奥氏体钢中高出几个数量级,而强度又比奥氏体不锈钢高,因此马氏体不锈钢的氢脆敏感性比奥氏体不锈钢高。在不当的热处理状态易发生碱脆。马氏体不锈钢也不耐点蚀。
    热处理对不锈钢来说,其目的不仅是改善物理、力学性能,也是为了能恢复制造过程中被影响了的耐蚀性,因此,热处理对制件的质量起着重要作用,不可轻视。
    马氏体不锈钢在淬火状态时(即马氏体状态)的耐蚀性最好(但钢易脆化,难以加工,缺乏实用性),其次是淬火+回火状态,而退火状态的耐蚀性最差。低温回火时钢的耐蚀性较好,因为此时钢组织呈回火马氏体,宜用于3Crl3钢、4Crl3钢,适合制作在弱腐蚀性介质下工作的泵轴、阀件、螺栓、医疗器械;而制作汽轮机叶片、蒸汽装备的轴、拉杆和结构件用的lCrl3钢、2Crl3钢宜采用600~650℃的高温回火,此时其组织为回火索氏体,能获得较好的综合力学性能和良好的抗SCC性能,但千万不能在450~550℃间进行中温回火,一是因为此时组织是屈氏体,在腐蚀介质中产生的微电池最多,使钢的耐蚀性变得很差,二是因为中温回火产生的碳化物是(Cr,Fe),c,,基体金属中贫cr很严重,会使耐蚀性大大下降。