不銹鋼的發(fā)明是世界冶金史上的一項(xiàng)重大成就。20世紀(jì)初,吉耶(L.B.Guillet)于1904年—1906年和波特萬(A.M.Portevin)于1909—1911年在法國(guó);吉森(W.Giesen)于1907—1909年在英國(guó)分別發(fā)現(xiàn)了Fe—Cr和Fe—Cr-Ni合金的耐腐蝕性能。蒙納爾茨(P.Monnartz)于1908-1911年在德國(guó)提出了不銹性和鈍化理論的許多觀點(diǎn)。工業(yè)用不銹鋼的發(fā)明者有:布里爾利(H.Brearly)1912—1913年在英國(guó)開發(fā)了含Cr12%—13%的馬氏體不銹鋼;丹齊曾(C.Dantsizen)1911—1914年在美國(guó)開發(fā)了含Cr14%—16%,C 0.07% —0.15%的鐵素體不銹鋼;毛雷爾(E.Maurer)和施特勞斯(B.Strauss)1912—1914年在德國(guó)開發(fā)了含C<1%,Cr 15%—40%,Ni<20%的奧氏體不銹鋼。1929年,施特勞斯(B.Strauss)取得了低碳18-8(Cr-18%,Ni-8%)不銹鋼的 權(quán)。為了解決18-8鋼的敏化態(tài)晶間腐蝕,1931年德國(guó)的霍德魯特(E.Houdreuot)發(fā)明了含Ti的18-8不銹鋼(相當(dāng)于現(xiàn)在的1Cr18Ni9Ti或AISI 321)。幾乎與此同時(shí),在法國(guó)的Unieux實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了奧氏體不銹鋼中含有鐵素體時(shí),鋼的耐晶間腐蝕性能會(huì)得到明顯改善,從而開發(fā)了γ+α雙相不銹鋼。1946年,美國(guó)的史密斯埃塔爾(R.Smithetal)研制了馬氏體沉淀硬化型不銹鋼17-4PH;隨后既具有高強(qiáng)度又可進(jìn)行冷加工成形的半奧氏體沉淀硬化不銹鋼17-7PH和PH15-7Mo等相繼問世。至少,不銹鋼家族中的主要鋼類,即馬氏體、鐵素體、奧氏體、α+γ雙相以及沉淀硬化型等不銹鋼*便基本齊全了,且一直延續(xù)到現(xiàn)在。

γˊ相不是奧氏體不銹鋼中的常見相。但是當(dāng)其在鋼中細(xì)小而彌散地在晶內(nèi)沉淀時(shí),會(huì)顯著提高鋼的強(qiáng)度及硬度。很多奧氏體、半奧氏體及馬氏體沉淀硬化不銹鋼,就是利用γˊ相的這種沉淀強(qiáng)化效應(yīng)來進(jìn)一步獲得高強(qiáng)度。鋼中生成的γˊ相取決于采用的沉淀強(qiáng)化元素(鋁、鈦和鈮等)的不同,常常為Ni3AlNi3TiNi3Nb及Ni3(AlTi)等。γˊ相具有面心立方結(jié)構(gòu),其點(diǎn)陣常數(shù)與奧氏體基體很相近,因而該相開始生成時(shí)總是與奧氏體基體保持固定位向的共格關(guān)系。奧氏體不銹鋼中的γˊ相沉淀主要發(fā)生在500-900℃的溫度區(qū)間內(nèi),超過1000℃的加熱導(dǎo)致γˊ相溶解到奧氏體基體中。 4.2.3、奧氏體不銹鋼的適用環(huán)境與基本用途 1Cr17Ni7是一種亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼,在固溶狀態(tài)下具有完全的奧氏體組織。但是,經(jīng)過冷變形加工,取決于變形量的大小,會(huì)有一部分乃至大部分奧氏體變成馬氏體,從而鋼的強(qiáng)度和硬度顯著提高,同時(shí)該鋼種在大氣條件下也有較好的耐銹性。因而此鋼主要以冷加工狀態(tài)應(yīng)用于承受較高負(fù)荷、又希望減輕設(shè)備重量和不生銹的設(shè)備或構(gòu)件,比如鐵道車輛的裝飾板、傳送帶和緊固件等。

2Cr18Ni9,1Cr18Ni9,0Cr18Ni9這三種鋼均屬于奧氏體不銹鋼。在固溶態(tài), 鋼的塑性、韌性、冷加工懷均良好,在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質(zhì)中耐蝕性亦佳。但在敏化態(tài)或焊后,這些鋼均具有晶間腐蝕傾向,因而在有晶間腐蝕產(chǎn)生的條件下,2Cr19Mi9和1Cr18Ni9一般均不適于用作焊接結(jié)構(gòu)材料,而0Cr19Ni9僅能用作薄截面尺寸的焊接件。就鋼的耐蝕性和鋼的強(qiáng)度而論,以2Cr18Ni9,1Cr18Ni9,0Cr18Ni9為序,耐蝕性依次變好,強(qiáng)度依次降低。 0Cr18Ni9適于制造深沖成型的部件以及輸酸管道、容器等;1Cr18Ni9主要用作各種耐蝕結(jié)構(gòu)件和要求無磁的部件,也可用于低溫環(huán)境中;2Cr18Ni9主要用于具有強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)件,如設(shè)備的外殼、緊固件等。它們應(yīng)避免在產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕和縫隙腐蝕的條件下使用。 1Cr18Ni9Ti , 0Cr18Ni9Ti , 00Cr18Ni10 這三種奧氏體不銹鋼是為了解決1Cr18Ni9,0Cr18Ni9焊后具有晶間腐蝕傾向,因而難以應(yīng)用于焊接設(shè)備和部件的不足而發(fā)展的。它們是迄今不銹鋼中產(chǎn)量較大、應(yīng)用較為廣泛的三種牌號(hào)。

不銹鋼的性能與組織及各元素的作用 不銹鋼的性能與組織 目前已知的化學(xué)元素有100多種,在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對(duì)于人們?cè)谂c腐蝕現(xiàn)象作長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說,常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對(duì)不銹鋼的性能與組織影響 的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。 實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種以至十幾種元素的,當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個(gè)統(tǒng)一體中時(shí),它們的影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多,因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要注意它們互相之間的影響,因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。

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