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什麼不銹鋼產生傾向

發布時間:2025-02-16 21:08:08

⑴ 低碳鋼和304不銹鋼相比,哪種鋼的變形抗力小,原因是什麼

低哪彎碳鋼和304不銹鋼相比,304鋼的變形抗力小。304不銹鋼板料在折彎加工時和碳鋼相比存在非常強的回彈傾向。
經歷行查閱中國肢緩嘩化工網的相關信息,304不銹鋼板進行折彎時其特點:導熱性比普通低碳鋼差,延伸率低,導致所需變形力大。不銹鋼板料在折彎時與碳鋼相比有強烈的回彈傾向。因此304鋼的變形抗力小。
304不銹鋼是不銹鋼中常見的一種材質。業內也叫做18/8不銹鋼。耐高溫800度。

⑵ 為什麼不銹鋼有強烈的淬硬傾向

大部分不銹鋼含碳量較低,一般不會淬硬的,只有含碳量大於0.3%的不銹鋼可以淬硬。

⑶ 不銹鋼哪種材質最好

不同的不銹鋼材質有著不同的用途,哪種材質最好?

不銹鋼的主要元素是鐵、鉻、鎳。通常將不銹鋼分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。所謂不銹鐵只是常用的口頭稱呼,不過在成分上也確有差別,在我們所稱的不銹鐵中都沒有鎳的成分,就是鉻不銹鋼,是原來不銹鋼中含鎳的部分以鐵代替,用磁鐵試驗時可被吸住,而含鎳的鎳鉻不銹鋼卻不能為磁鐵吸住。

一句話:不銹鋼材質沒有哪種好,主要看用途,合適就好!

⑷ 314不銹鋼在什麼情況下會變硬,發脆

314(S31400)不銹鋼屬於美標奧氏體耐熱鋼,執行標准「ASTM A276/A276M-17 」

314(S31400)不銹鋼具有較高的高溫強度及耐氧化性,抗蠕變性能好,對含硫環境較敏感,在600~800度有析出相的脆化傾向。314(S31400)不銹鋼適用於製作承受應力的各種爐用構件,用於爐管、石油、電子、化工、醫葯、輕紡、食品、機械、建築、核電、航空航天、軍工等行業!

314(S31400)化學成分如下圖:

⑸ 不銹鋼的綜合性能影響因素都有哪些內容

不論不銹鋼板還是耐熱鋼板,奧氏體型的鋼板的綜合性能最好,既有足夠的強度,又有極好的塑性同時硬度也不高,這也是它們被廣泛採用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數的其它金屬材料相似,其抗拉強度、屈服強度和硬度,隨著溫度的降低而提高;塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強度在溫度15~80°C范圍內增長是較為均勻的。更重要的是:隨著溫度的降低,其沖擊韌度減少緩慢,並不存在脆性轉變溫度。所以不銹鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。不銹鋼的耐熱性能是指高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的性能即熱穩定性。
鉻的影響
鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素,奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得主要是由於在會質作用下,鉻促進了鋼的鈍化並使鋼保持穩定鈍態的結果。○1鉻對組織的影響:在奧氏體不銹鋼中,鉻是強烈形成並穩定鐵體的元素,縮小奧氏體區,隨著鋼中含量增加,奧氏體不銹鋼中可出現鐵素體(δ)組織,研究表明,在鉻鎳奧氏體不銹鋼中,當碳含量為0.1%,鉻含量為18%時,為獲得穩定的單一奧氏體組織,所需鎳含量最低,約為8%,就這一點而言,常用的18Cr—8Ni型鉻鎳奧氏體不銹鋼是含鉻,鎳量配比最為適宜的一種。
有奧氏體不銹鋼中,隨著鉻含量的增加,一些金屬間相(比如δ相)的形成傾向增大,當鋼中含有鉬時,鉻含含量會增加還會χ相等的形成,如前所述,σ,χ相的析出不僅顯著降低鋼的塑性和韌性,而且在一些條件下還降低鋼的耐蝕性,奧氏體不銹鋼中鉻含量的提高可使馬氏體轉烴溫度(Ms)下降,從而提高奧氏體基體的穩定性。因此高鉻(比如超過20%)奧氏體不銹鋼即使經過冷加工和低溫處理也很難獲得馬氏體組織。
鉻是強碳化物形成元素,在奧氏體不銹鋼中也不例外,奧氏體不銹鋼中常見的鉻碳化物有Cr23C6;當鋼中含有鉬或鉻時,還可見到期Cr6C等碳化物,它們的形成在某些條件下對鋼的性能會產生重要影響。○2鉻對性能的影響:一般來說,只要奧氏體不銹鋼保持完全奧氏體組織而沒有δ鐵素體等的形成,僅提高鋼中鉻含量不會對力學性能有顯著影響,鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性,主要表現為:鉻提高鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能;在鎳以及鉬和銅復合作用下,鉻提高鋼耐一些還原性介質,有機酸,尿素和鹼介質的性能;鉻還提高鋼耐局部腐蝕,比如晶間腐蝕、點腐蝕,縫隙腐蝕以及某此條件下應力腐蝕的性能。
對奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性影響最大的因素是鋼中碳含量,其他元素對晶間腐蝕的作用主要視其對碳化物的溶解和沉澱行為的影響而定,在奧氏體不銹鋼中,鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度,因而提高鉻含量對奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益,鉻非常有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點腐蝕及縫隙腐蝕性能,當鋼中同時有鉬或鉬及氮存在時,鉻的這種有效性大加強,雖然根據研究鉬的耐點腐蝕及縫隙腐蝕的能力為鉻的3倍左右,氮為鉻的30倍,但是大量研究,奧氏體不銹鋼中如果沒有鉻或者鉻含量較低,鉬及氮的耐點腐蝕與縫隙腐蝕作用便會喪失或不夠顯著。
鉻對奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕性能的作用,隨實驗介質條件及實際使用環境而異,在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質,高溫高壓水以及點腐蝕為起源的應力腐蝕條件下,提高鋼中鉻含量則對耐應力腐蝕有利,同時,鉻還可防止奧氏體不銹鋼及合金中由於鎳含量提高而容易出現的晶間型應力腐蝕的傾向,對開裂性(NaOH)應力腐蝕,鉻的作用也是有益的,鉻除對奧氏體不銹鋼耐蝕性有重要影響外,還能顯著提高該類鋼的抗氧化,抗硫化和抗融鹽腐蝕等性能。
鎳的影響
1、鎳對組織的影響
鎳是強烈穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素,為了獲得單一的奧氏體組織,當鋼中含有0.1%碳和18%鉻時所需的最低鎳含量約為8%,這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的基本分,奧氏體不銹鋼中,隨著鎳含量的增加,殘余的鐵素體可完全消除,並顯著降低σ相形成的傾向;同時馬氏體轉烴溫度降低,甚至可不出現λ→M相變,但是鎳含量的增加會降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度,從而使碳化物析出傾向增強。
2、鎳對性能的影響
鎳對奧氏體不銹鋼特別是對鉻鎳奧氏體不銹鋼力學性能的影響,主要是由鎳對奧氏體穩定性的影響來決定,在鋼中可能發生馬氏體轉變的鎳含量范圍內,隨著鎳含量的增加,鋼的強度降低而塑性提高,具有穩定奧氏體組織的鉻鎳奧氏體不銹鋼韌性(包括極低溫韌性)非常優良,因而可作為低溫鋼使用,這是眾所周知的,對於具有穩定奧氏體組織的鉻錳奧氏體不銹鋼,鎳的加入可進一步改善其韌性。
鎳還可顯著降低奧氏體不銹鋼的冷加工硬化傾向,這主要是由於奧氏體穩定性增大,減少以至消除了冷加工過程中的馬氏體轉變,同時對奧氏體本身的冷加工硬化作用不太明顯,不銹鋼冷加工硬化傾向的影響,鎳降低奧氏體不銹鋼冷加工硬化速率,與降低鋼的室溫及低溫強度,提高塑性的作用,決定了鎳含量的提高有利於奧氏體不銹的冷加工成形性能,提高鎳含量還可減少以至消除18-8和17-14-2型鉻鎳奧氏體不銹鋼中的δ鐵素體,從而提高其熱加工性能,但是,δ鐵素體的減少對這些鋼種的可焊接性不利會增大焊接熱裂紋絲傾向。
此外,鎳還可顯著提高鉻錳氮(鉻錳鎳氮)奧氏體不銹鋼的熱加工性能,從而顯著提高鋼的成材率,在奧氏體不銹鋼中,鎳的加入以及隨著鎳含量的提高,導致鋼的熱力學穩定性增加,因此奧氏體不銹鋼具有更好的不銹性和耐氧化性介質的性能,且隨著鎳含量增加,耐還原性介質的性能進一步得到改善.值得指出,鎳還是提高奧氏體不銹耐許多介質穿晶型應力腐蝕的唯一重要元素,在各種酸介質中鎳對奧氏體不銹鋼耐蝕性能的影響,需要指出,在高溫高壓水中的一些條件下,鎳含量的提高導致鋼和合金的晶間型應力腐蝕敏感性增加,但是這種不利作用會由於鋼及合金中鉻含量的提高而獲得減輕或受到抑制。隨磁卡奧氏體不銹鋼中鎳含量的提高,其產生晶間腐蝕的臨界碳含量降低,即鋼的晶間腐蝕敏感性增加,至於對奧氏體不銹鋼耐點腐蝕及縫隙腐蝕的性能,鎳的作用並不顯著,此外,鎳還提高奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化性能,這主要與鎳改善了鉻的氧化膜的成分,結構和性能降低,並且鎳含量越高越有害,這主要是由於鋼中晶界處低熔點硫化鎳所致,一般來說,簡單的鉻鎳(及鉻錳氮)奧氏體不銹鋼僅用於要求不銹性和耐氧化性介質(比如硝酸等)的使用條件下,鉬作為奧氏體不銹鋼中的重要合金元素加入到鋼中使其使用范圍進一步擴大,鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質。
鉬的影響
1、鉬對組織的影響
鉬和鉻都是形成和穩定鐵素體並擴大鐵素體相區的元素,鉬形成鐵素體的能力與鉻相當。鉬還促進奧氏體不銹鋼中金屬間相,比如σ相,κ相,和Laves相等的沉澱,對鋼的耐蝕性和力學性能都會產生不利影響,特別是導致塑性,韌性下降。為使奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織,隨著鋼中鉬含量的增加,奧氏體形成元素(鎳,氮及錳等)的含量也要相應提高,以保持鋼中鐵素體與奧氏體形成元素之間的平衡。
2、鉬對性能的影響
鉬對奧氏體不銹鋼的氧化作用不顯著,因此當鉻鎳奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織且無金屬間析出時,鉬的加入對其室溫力學性能影響不大,但是,隨著鉬含量的增加,鋼的高溫強度提高,比如持久,蠕變等性能均獲較大改善,因此含鉬不銹鋼也常在高溫下應用,然而,鉬的加入使鋼的高溫變形抗力增大,加之鋼中常常存在少量δ鐵素體因而含鉬不銹鋼的熱衷加工性比不含鉬鋼為差,而且鉬含量越高,熱加工性能越壞,另外,含鉬奧氏體不銹鋼中容易發生κ(σ)相沉澱,這將顯著惡化鋼的塑性和韌性,因此在含鉬奧氏體不銹鋼的生產,設備製造和應用過程中,要注意防止鋼中金屬間相的形成,雖然鉬作用為合金元素對奧氏體不銹鋼耐還原性介質,面點腐蝕及縫隙腐蝕的原因尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的耐蝕作用僅相當鋼中含有較高量的鉻時才有效。
鉬主要是強化鋼中鉻的耐蝕作用,與此同時,鉬形成酸鹽後的緩蝕作用也已為實驗所證實,在耐高濃氯化物溶液的應力腐蝕方面,雖然鉬作為合金元素對奧氏體不銹鋼耐還原性介質,耐點腐蝕及縫隙腐蝕的原因尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的作用僅當鋼中含有較高量的鉻時才有效,鉬主要是強化鋼中鉻的耐蝕作用,與此同時,鉬形成鉬酸鹽後的緩沖作用也已為實驗所證實,在耐高濃氯化物沉淪的應力腐蝕方面,雖然一此實驗指同。
3#以下的鉬對奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕性能有害,但是由於常見鉻鎳奧氏體不銹鋼多在含有微量氯化物及飽和氧的水介質中使用,其應力腐蝕又以點腐蝕為起源,因此含鉬的鉻鎳鉬奧氏體不銹鋼由於耐點腐蝕性能較高,所以在實際應用中常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應力腐蝕性能。

⑹ 雙相鋼以及雙相不銹鋼的性能特點主要有哪些

雙相鋼就是雙相不銹鋼
雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),指鐵素體與奧氏體各約佔50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不銹鋼。
歷史發展
雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來,已經發展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節約用材,降低設備製造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質環境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優於普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
材料介紹
性能特點
由於兩相組織的特點,通過正確控制化學成分和熱處理工藝,使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點,它將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐
氯化物應力腐蝕性能結合在一起,正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料發展迅速,80年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼並列的一個鋼類。雙相不銹鋼有以下性能特點:
(1)含鉬雙相不銹鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發生應力腐蝕斷裂,在微量氯化物及硫化氫工業介質中用這類不銹鋼製造的熱交換器、蒸發器等設備都存在著產生應力腐蝕斷裂的傾向,而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。
(2)含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值(PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%)時,雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當。含25%Cr的,尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。
(3)具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下,適用於製作泵、閥等動力設備。
(4)綜合力學性能好。有較高的強度和疲勞強度,屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸率達到25%,韌性值AK(V型槽口)在100J以上。
(5)可焊性良好,熱裂傾向小,一般焊前不需預熱,焊後不需熱處理,可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
(6)含低鉻(18%Cr)的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬,抗力小,可不經過鍛造,直接軋制開坯生產鋼板。含高鉻(25%Cr)的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難,可以生產板、管和絲等產品。

(7)冷加工時比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應大,在管、板承受變形初期,需施加較大應力才能變形。
(8)與奧氏體不銹鋼相比,導熱系數大,線膨脹系數小,適合用作設備的襯里和生產復合板。也適合製作熱交換器的管芯,換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
(9)仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向,不宜用在高於300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低,σ等脆性相的危害性也愈小。
用途
用於煉油、化肥、造紙、石油、化工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。 [1]
結構與類型
雙相不銹鋼由於具有奧氏體+鐵素體雙相組織,且兩個相組織的含量基本相當,故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點。屈服強度可達400Mpa ~ 550MPa,是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的韌性高,脆性轉變溫度低,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高;同時又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點,如475℃脆性、熱導率高、線膨脹系數小,具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的強度高,特別是屈服強度顯著提高,且耐孔蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善。
雙相不銹鋼按其化學成分分類,可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類。對於Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼,其中應用較多的是Cr22型和Cr25型。我國採用的雙相不銹鋼以瑞典產居多,具體牌號有:3RE60(Cr18型),SAF2304 (Cr23型),SAF2205 (Cr22型),SAF2507(Cr25型)。
分類
雙相不銹鋼
第一類屬低合金型,代表牌號UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),鋼中不含鉬,PREN值為24-25,在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
第二類屬中合金型,代表牌號是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N),PREN值為32-33,其耐蝕性能介於AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
第三類屬高合金型,一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的還含有銅和鎢,標准牌號UNSS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值為38-39,這類鋼的耐蝕性能高於22%Cr的雙相不銹鋼。
第四類屬超級雙相不銹鋼型,含高鉬和氮,標准牌號UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N),有的也含鎢和銅,PREN值大於40,可適用於苛刻的介質條件,具有良好的耐蝕與力學綜合性 能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。
不銹鋼
不銹鋼鋼種很多,性能各異,它在發展過程中逐步形成了幾大類。
按組織結構分,分為馬氏不銹鋼(包括沉澱硬化不銹鋼)、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類;
按鋼中的主要化學成分或鋼中的一些特徵元素來分類,分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等;
按鋼的性能特點和用途分類,分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強不銹鋼等;
按鋼的功能特點分類,分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。常用的分類方法是按鋼的組織結構特點和鋼的化學成分特點以及兩者相結合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉澱硬化型不銹鋼等,或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。
焊接特性
雙相不銹鋼具有良好的焊接性能,與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比,它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區,由於晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低,也不像奧氏體不銹鋼那樣,對焊接熱裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼由於其特殊的優點,廣泛應用於石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業領域,近些年來也被研究用於橋梁承重結構領域,具有很好的發展前景。
節約型雙相鋼"經常會出現的焊接性能問題。而焊接標准雙相鋼並不是一個問題,而且不論採用何種工藝,都有適合這些應用的焊材。從金相的角度來看,焊接2101(1.4162)根本就沒有問題,實際上它甚至要比標准級的雙相鋼更加容易焊接,因為這種材料事實上可以採用乙炔焊工藝來進行焊接,而對於標准雙相鋼材料而言,始終必須避免使用這種工藝。焊接2101所面臨的實際問題是熔池的粘度不同,因此可濕性差了一點。這迫使操作人員在焊接的過程中更加多地使用電弧焊,而這正是問題的所在。盡管可以通過選擇超合金化焊材加以彌補,但是我們經常希望選擇匹配的焊材。
2101節鎳雙相不銹鋼典型顯微組織

在2101中,也存在低溫熱影響區和高溫熱影響區中的顯微結構之間的熱影響區相互作用,比2304、2205或2507更加有利。在以2101進行試驗時,也已經發現由於鎳含量較低,因此產生了含有較多氮與錳的不同類型的"回火色",而這影響了腐蝕性能。在電弧和熔池中發生的這一成分損失是由於氮與錳的蒸發與熔敷,這對於雙相鋼等級的材料來說是一個新問題,因此在這次講課中將作了較多描述。
焊接特點
雙相不銹鋼其焊接特點如下:
雙相不銹鋼在正常固溶處理(1020℃~1100℃加熱並水冷)後,鋼中含有大約50%~60%奧氏體和50%~40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高,兩相比例變化並不明顯。
雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性,如20mm厚的板材橫向試樣在-80℃時沖擊吸收功可達100J以上。在大多數介質中其耐均勻腐蝕性能和耐點腐蝕性能均較好,但要注意,該類鋼在低於950℃熱處理時,由於σ相的析出,其耐應力腐蝕性能將顯著變壞。由於該鋼Cr當量與Ni當量比值適當,在高溫加熱後仍保留有較大量的一次奧氏體組織,又可使二次奧氏體在冷卻過程中生成,結果鋼中奧氏體相總量不低於30%~40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。
另外,如前所述,在焊接這種鋼時裂紋傾向很低,不須預熱和焊後熱處理。由於母材中含有較高的N,焊接近縫區不會形成單相鐵素體區,奧氏體含量一般不低於30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等,一般為了防止近縫區晶粒粗化,施焊時,應盡量使用低的線能量焊接。
影響因素
影響雙相不銹鋼焊接質量的因素主要體現在以下幾方面:
含N量影響
Gómez de Salazar JM等人研究了保護氣體中 N2的不同含量對雙相不銹鋼性能的影響。結果表明,隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加,焊縫中氮的質量分數ω(N)開始迅速增加,然後變化很小,焊縫中的鐵素體相含量φ(α)隨ω(N)增加呈線性下降,但φ(α)對抗拉強度和伸長率的影響與ω(N)的影響剛好相反。同樣的鐵素體相含量φ(α),母材的抗拉強度和伸長率均高於焊縫。這是由於顯微組織的不同所造成的。雙相不銹鋼焊縫金屬中含 N 量提高後可以改善接頭的沖擊韌性,這是由於增加了焊縫金屬中的γ相含量,以及減少了Cr2N 的析出。
熱輸入影響
與焊縫區不同,焊接時熱影響區的ω(N)是不會發生變化的,它就是母材的ω(N),所以此時影響組織和性能的主要因素是焊接時的熱輸入。根據文獻 ,焊接時應選擇合適的線能量。焊接時如果熱輸入太大,焊縫熱影響區范圍增大,金相組織也趨於晶粒粗大、紊亂,造成脆化,主要表現為焊接接頭的塑性指標下降。如焊接熱輸入太小,造成淬硬組織並易產生裂紋,對HAZ的沖擊韌性同樣不利。此外,凡影響冷卻速度的因素都會影響到 HAZ 的沖擊韌性,如板厚、接頭形式等。
σ相脆化
國外文獻介紹了再熱引起的雙相不銹鋼及其焊縫金屬的σ相脆化問題。母材和焊縫金屬的再熱過程中,先由α相形成細小的二次奧氏體γ*,然後析出σ相。結果表明,脆性開裂都發生於σ相以及基體與σ相的界面處,對母材斷口觀察表明,在σ相周圍區域內都為韌窩,由於α相區寬,大量生成的σ相才會使韌性降低,然而在焊縫中α相區是細小的,斷口仍表現為脆性斷裂,只要少量的σ相生成就足以引起焊縫金屬韌性的降低,因此,焊縫金屬中的σ相脆化傾向比母材要大得多。
氫致裂紋
雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆通常發生於α相,且氫脆的敏感性隨焊接時峰值溫度的升高而增加。其微觀組織的變化為:峰值溫度增加,γ相含量減少,α相含量增加,同時由α相邊界和內部析出的Cr2N 量增加,故極易發生氫脆。
應力腐蝕開裂
母材和焊縫金屬中的裂紋都起始於α/γ界面的α相一側,並在α相內擴展。奧氏體(γ)由於其固有的低氫脆敏感性,因此,可起到阻擋裂紋擴展的作用。由於DSS 中含有一定量的奧氏體,所以其應力腐蝕開裂傾向性較小。
點蝕問題
耐點蝕是雙相不銹鋼的一個重要特性,與其化學成分和微觀組織有著密切關系。點蝕一般產生於α/γ界面,因此被認為是產生於γ相和α相之間的γ*相。這意味著γ*相中的含Cr量低於γ相。γ*相與γ相的成分不同,是由於γ* 相中 的Cr 和Mo含量低於初始γ相中的Cr、Mo含量。進一步研究表明,含N量較低的鋼,其點蝕電位對冷卻速度較為敏感。因此,在焊接含 N 量較低的雙相不銹鋼時,對冷卻速度的控制要求更加嚴格。在雙相不銹鋼焊接過程中,合理控制焊接線能量是獲得高質量雙相不銹鋼接頭的關鍵。線能量過小,焊縫金屬及熱影響區的冷卻速度過快,奧氏體來不及析出,從而使組織中的鐵素體相含量增多;如線能量過大,盡管組織中能形成足量的奧氏體,但也會引起熱影響區內的鐵素體晶粒長大以及σ相等有害相的析出。一般情況下,焊條電弧焊(Shieded Metal Arc Welding,SMAW)、鎢極氬弧焊(Gas Tungsten Arc Welding,GTAW)、葯芯焊絲電弧焊(Flux-Cored WireArc Welding,FCAW)和等離子弧焊(Plasma Arc Welding,PAW)等焊接方法均可用於雙相不銹鋼的焊接,且在焊前一般不需要採取預熱措施,焊後也不需進行熱處理。
工藝提升
1)合金元素和冷卻速度
實驗和理論計算表明:臨界區加熱後獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關系。其根鋼中存在的合金元素,就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率,為熱處理雙相鋼生產時,選擇適當的冷卻方法提供依據。
當鋼的化學成分一定時,應在保證獲得雙相組織的前提下,盡可能採用較低的冷卻速度,使鐵素體中的碳有充分的時間擴散到奧氏體中,從而降低雙相鋼的屈服強度,提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較4,臨界冷卻速度過高,冷卻後鐵素體中含有較高的固溶碳,不利於獲得優良性能的雙相鋼,這時應改變鋼的化學成分,增加鋼中的合金元素含量,從而降低臨界冷卻速度,或者在雙相鋼的生產工藝中,加入補充回火工序,降低鐵素體中的固溶碳,改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強的碳化物形成元素,當估算臨界冷卻速率時,應考慮到這些元素對臨界區加熱時所形的奧氏體淬透性和有利影響,V和Ti的碳化物粒子可以通過相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性,降低臨界冷卻速度.
2)兩階段冷卻工藝
當鋼中合金元素含量較低時,冷卻速度較慢會得到鐵素體加珠光體組織;冷卻速度較快時,則鐵素體中保留固溶碳較高,不利於降低屈服強度和提高延性。採用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能,即從臨界區加熱溫度緩冷到某一溫度,然後快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉變的奧氏體等溫分解,保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼,從800℃;加熱到水冷的力學性能為:σ0.2=365PMa,σb=700MPa,σ0.2/σb=0.52,eu=18%,et=21%。如採用兩階段冷卻工藝,即在800℃;加熱後,空冷到600℃;,然後水冷,其性能為:σ0.2=280MPa,σb=600MPa,σ0.2/σb=0.47,eu=21%,et=29%。兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強度降低,延性提高。
3)雙相鋼板熱軋後盤卷溫度的影響
對於一個給定成分的鋼,臨界區加熱時奧氏體的淬透性可以通過鋼板熱軋後高溫卷來修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二組(珠光體或貝氏體)中明顯富集。有利提高隨後臨界區處理時雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗結果為例,採用兩種工藝過程:一種為普通扎制工藝,終軋溫度900℃;→油冷到600℃;盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結果可見高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集,而普通的軋制工藝錳基本無富集趨勢。
用高溫盤卷以修正合金含量較低的鋼在隨後臨界區處理時的淬透性,並降低熱處理雙相鋼的屈服強度,提高其延性的技術,已在有關工廠用於熱處理雙相鋼的生產,所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好,板材各部位的性能均勻,縱向、橫向性能一致。例如對0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。
限制要求
1.需要對相比例進行控制,最合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各佔一半,其中某一相的數量最多不能超過65%,這樣才能保證有最佳的綜合性能。如果兩相比例失調,例如鐵素體相數量過多,很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體,在某些介質中對應力腐蝕破裂敏感。
2.需要掌握雙相不銹鋼的組織轉變規律,熟悉每一個鋼種的TTT和CCT轉變曲線,這是正確指導制定雙相不銹鋼熱處理,熱成型等工藝的關鍵,雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。
3.雙相不銹鋼的連續使用溫度范圍為-50~250℃,下限取決於鋼的脆性轉變溫度,上限受到475℃脆性的限制,上限溫度不能超過300℃。
4.雙相不銹鋼固溶處理後需要快冷,緩慢冷卻會引起脆性相的析出,從而導致鋼的韌性,特別是耐局部腐蝕性能的下降。
5.高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低於950℃,超級雙相不銹鋼不能低於980℃低鉻鉬雙相不銹鋼不能低於900℃,避免因脆性相的析出在加工過程造成表面裂紋
6.不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800℃的消除應力處理,一般採用固溶退火處理。對於在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹鋼後,需要進行600-650℃整體消應處理時,必須考慮到因脆性相的析出所帶來的韌性和耐腐蝕性,尤其是耐局部腐蝕性能的下降問題,盡可能縮短在這一溫度范圍內的加熱時間。低合金鋼和雙相不銹鋼復合板的熱處理問題也要同此考慮。
7.需要熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規律,不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接,雙相不銹鋼的設備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關系,一些設備的失效往往與焊接有關。關鍵在於線能量和層間溫度的控制,正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭(焊縫金屬和焊接HAZ)的兩相比例,尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數量,這對保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重要。
8.在不同的腐蝕環境中選用雙相不銹鋼時,要注意鋼的耐腐蝕性總是相對的,盡管雙相不銹鋼有較好的耐局部腐蝕性能,就某一個雙相不銹鋼而言,他也是有一個適用的介質條件范圍,包括溫度、壓力、介質濃度、pH值等,需要慎重加以選擇。從文獻和手冊中獲取的數據很多是實驗室的腐蝕試驗結果,往往與工程的實際條件有差距,因此在選材時需要注意,必要時需要進行在實際介質中的腐蝕試驗或是現場條件下的掛片試驗,甚至模擬裝置的試驗。
焊材選用要求
焊材要求
焊材包括:①填充金屬;②保護氣體和背面保護氣體。分述如下。在焊態下使用的焊接結構,其焊縫金屬與母材相比應是合金元素鎳含量較高的。這是為了保證合適的鐵素體和奧氏體的相比例。這一純焊縫金屬在焊態下,必須有這樣的成分,即能在結晶後直接均勻地形成以奧氏體為主(30%~70%)的並含有鐵素體的雙相組織。當焊件可在1050~1100℃溫度下退火時,應該選擇與母材成分(Ni=55%~70%)相當的焊縫金屬。在這種焊接工藝中,焊後佔主要的鐵素體基體轉變形成了平衡的鐵素體/奧氏體組織。焊接雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的焊材均是配套設計的。手工焊用的塗葯焊條既可以用鈦型葯皮焊條,也可以用鹼性葯皮焊條。鹼性葯皮的焊條對全位置的焊接更適宜一些,而鐵型悍條工藝性優良,在幾乎所有的實際應用中都可獲得滿意的效果。
採用填充焊絲和其他焊接方法(GTAW、GMAW、SAW)熔敷的焊縫金屬與焊絲有類似的化學成分。
背面保護氣體用於單面焊的焊管內部氣體保護,即可以用於工業純氬氣,也可以用於高純度氬氣(99.99%)。在所有情況下,氣體都應該乾燥(PrEN439:除CO2外,所有氣體最大不超過40ppm露點最高-50℃,CO2中的水分最大不超過200ppm,露點最高為-35℃),因該採取各種措施避免水分侵入保護氣體中。
保護氣體和背面保護氣體對焊縫金屬的含氮量有影響。由於保護氣體中的N2分壓低,可能從焊縫熔池中擴散出N2,從而使焊縫金屬氮量降低,最大可減少0.05%N2。存在這種危險時,在保護氣體和背面保護氣體中必須加入5%N2,以防止焊縫金屬N2損失。 [4]
焊材選用
雙相不銹鋼用的焊材,其特點是焊縫組織為奧氏體占優的雙相組織,主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當,從而保證與母材相當的耐蝕性。為了保證焊縫中奧氏體的含量,通常是提高鎳和氮的含量,也就是提高約2%~4%的鎳當量。在雙相不銹鋼母材中,一般都有一定量的氮含量,在焊材中也希望有一定的含氮量,但一般不宜太高,否則會產生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個主要區別。
根據耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學成分相匹配的焊條,如焊接Cr22型雙相不銹鋼,可選用Cr22Ni9Mo3型焊條,如E2209焊條。採用酸性焊條時脫渣優良,焊縫成形美觀,但沖擊韌性較低,當要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性,並需進行全位置焊接時,應採用鹼性焊條。當根部封底焊時,通常採用鹼性焊條。當對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時,還應採用超級雙相鋼成分的鹼性焊條。
對於實心氣體保護焊焊絲,在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學性能的同時,還應注意其焊接工藝性能,對於葯芯焊絲,當要求焊縫成形美觀時,可採用金紅石型或鈦鈣型葯芯焊絲,當要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時,宜採用鹼度較高的葯芯焊絲。
對於埋弧焊宜採用直徑較小的焊絲,實現中小焊接規范下的多層多道焊,以防止焊接熱影響區及焊縫金屬的脆化,並採用配套的鹼性焊劑

⑺ 不銹鋼外界影響

不銹鋼因其卓越的綜合性能備受青睞。奧氏體型不銹鋼,以其強度高、塑性好且硬度適中,成為廣泛應用的選擇。這種材料的抗拉強度和屈服強度隨溫度降低而提升,但塑性會相應下降。在15~80°C的范圍內,其強度增長穩定。重要的是,低溫下,不銹鋼的沖擊韌性減少緩慢,沒有明顯的脆性轉變溫度,因此在低溫環境仍保持良好的塑性和韌性。


碳在不銹鋼中的存在既有利有弊。它能顯著提高強度,但過量的碳會與鉻形成有害的Cr23C6化合物,導致鉻貧化,降低耐蝕性,尤其是耐晶間腐蝕。因此,現代不銹鋼傾向於使用低碳含量(小於0.03%或0.02%)以減輕晶間腐蝕風險。在加工和熱處理過程中,也要防止碳的增加和鉻化物的析出。


鉻是不銹鋼中不可或缺的元素,它強化了不銹鋼的鈍化效果,提高了其耐腐蝕性。鉻含量的增加會降低馬氏體轉變溫度,增強基體的穩定性。但過高的鉻含量可能導致金屬間相的形成,影響性能。鉻還對耐應力腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕有顯著作用。


鎳作為穩定奧氏體的關鍵元素,能提高不銹鋼的耐腐蝕性,特別是對還原性介質。鎳含量的增加會改善韌性,降低冷加工硬化傾向,有利於冷成型和熱加工性能。然而,過高的鎳含量可能增加晶間腐蝕風險和影響可焊性。


鉬雖能提高高溫強度,但可能增加塑性韌性下降的風險,特別是對金屬間相的形成要謹慎控制。鉬在還原性介質和耐點腐蝕、縫隙腐蝕方面的作用需與鉻結合,才能充分發揮效用。


總的來說,不銹鋼的性能受多種元素影響,合理選擇和控制這些元素的比例,才能最大限度地發揮不銹鋼的優良性能。


(7)什麼不銹鋼產生傾向擴展閱讀

不銹鋼(Stainless Steel)指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼,又稱不銹耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。不銹鋼基本合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。不銹鋼容易被氯離子腐蝕,因為鉻、鎳、氯是同位原素,同位原素會進行互換同化從而形成不銹鋼的腐蝕。

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