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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。
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不锈钢的分类、主要成分及性能比较 分类大概成分(%)淬火性耐蚀性加工性可焊接性磁性C Cr Ni 铁素体系 0.35以下 16-27 - 无佳尚佳尚可有 马氏体系 1.20以下 11-15 - 自硬性可可不可有 奥氏体系 0.25以下 16以上 7以上无优优优无 以上分类仅是按钢的基体组织分的,由于稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡,以及由于大量的铬使平衡图S点左移,工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外,还有马氏体—铁素体,奥氏体-铁素体,奥氏体-马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及具有马氏体-碳化物组织的不锈钢。 工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类:铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏体不锈钢板。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表),但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接,只是受某些条件的限制,如焊前应预热焊后应作高温回火等,而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr13,2Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。
0Cr20Ni29Mo3Cu4Nb钢热加工和冷加工工艺性能良好。锻造、热轧、镦粗和铆接等都很容易进行。加热炉气氛应控制为弱氧化性,以防止工件增碳。由于钢中铜含量较高,热加工温度不宜过高,应控制在1100℃以下,停锻(轧)温度不低于850℃。冷加工性能与00Cr17Ni14Mo2等常用含钼奥氏体不锈钢相近,但是变形抗力稍大,加工硬化倾向也稍强,因此完成相同变形量时消耗的能量也要多一些,中间软化退火次数也要适当增加。 该钢种正常的热处理制度为1050-1100℃水冷固溶处理。加热炉气氛要控制为弱氧化性。已经固溶处理之后的材料要避免在敏化温度区间内(500-900℃)长时间加热,因为这会导致铬的碳化物沿晶界析出,使耐蚀性下降。如遇这种情况,应再度进行固溶处理。 该钢种可焊性良好,选用相匹配的焊接材料进行手工电弧焊或氩弧焊,不会产生热裂纹。焊前无须预热,焊后也不用热处理。焊接接头的耐蚀性和力学性能与母材相当。的焊接材料为00Cr25Ni40Mo5Cu2,或采用镍基材料00Cr19Ni60Mo17进行焊接。焊接操作中应选用较低的热输入(不大于1×104J/cm)和较低的层间温度(不大于120℃)。