在中国,通过近半个世纪大力发展不锈钢工业,研究人员白手起家陆续制定并完善了不锈钢技术指标。在20世纪50年代初,国家规定了Cr-Ni系不锈钢的相关技
在中国,通过近半个世纪大力发展不锈钢工业,研究人员白手起家陆续制定并完善了不锈钢技术指标。在20世纪50年代初,国家规定了Cr-Ni系不锈钢的相关技术指标。参照制定的这些指标,开始发展不锈钢时,由于工业生产还处于起步阶段,大多数企业主要是生产奥氏体不锈钢(如06Cr19Ni10),积累经验之后又陆续研制出1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等其他不锈钢钢种。但因为资源尚未完全开发以及相关冶炼技术还不够成熟,在当时还没有大规模生产镍、铬等金属,所以需要学习和引进外国企业研制不锈钢的经验,并获得了一定发展规模[7,8]。进入60年代到70年代初,随着中国工业体系的逐渐成熟及冶炼技术的大步提升,研制出了满足工业生产及人民生活需求的超低碳不锈钢,还有无Ni的Cr-Mn-N不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等。在上世纪中期,规定了包含冷轧薄板、热轧钢带、热轧厚板等样品的不锈钢材标准。在20世纪70年代初期,制定了四个不锈钢材标准,这四个不锈钢材标准分别为专用和通用无缝钢管、航空用冷乳薄板等钢品的标准,薄板和厚板的标准也随之完善及修正。自从80年代以来,在原有制定的标准上,陆续制定了无缝管不锈钢复合板及机械结构用焊接管、热交换器用无缝管、流体输送用焊接管钢丝绳、锅炉等一系列标准。现在,中国的不锈钢标准体系已经基本上确定下来了[9,10]。
在马氏体不锈钢中Cr是基本合金元素,Cr元素决定其耐蚀性,当不锈钢中含13%的Cr时,腐蚀介质会与Cr相互之间发生氧化反应,此时钢表面会形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜),这层薄膜主要是为了阻止钢的基体继续腐蚀。常见的合金元素除Cr外,还有钛、铜、镍、铌、钼、氮等,以满足工业生产过程中对不锈钢组织以及性能的高标准。马氏体不锈钢因含C相对来说比较高,因此含有比较高的强度、硬度和耐磨性,但是耐蚀性相对来说会差一些,基本上用在对力学性能要求相对比较高、耐蚀性能标准凑和的部分零件,例如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。虽然马氏体不锈钢强度、硬度比较高,但塑性和焊接性比较低,因此需要在组织中引入韧性相,提高其塑性和韧性。其中,在马氏体钢中获得逆转奥氏体或者残余奥氏体可以有效改善钢的性能[11,12]。
1.2 不锈钢的与分类
不锈钢有很多种分类方式,通常分类方式主要有按钢的主要化学成分、常温下钢的
组织结构以及组织和成分相结合等。
1.2.1按钢中的主要化学成分分类
最常见的是按钢中的合金元素Cr、Ni分成两大类,即Cr系不锈钢和Cr-Ni系不锈钢[13]。
(1)Cr系不锈钢:指钢中的主要合金元素是Cr元素,类似于美国的AIS1400
系列型号的不锈钢。典型的钢号为Cr13型(例如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13)、9Cr18等。
(2)Cr-Ni系不锈钢:指钢中的主要合金元素是Cr元素和Ni元素,类似于美国的AIS1300系列型号的不锈钢。典型的钢号为0Cr19Ni9、0Cr26Ni5Mo2等。
1.2.2按钢中的组织结构分类
不锈钢按正火态组织可以分类成五种钢种,包括铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。
(1)铁素体不锈钢:含Cr量为15%-30%,晶体结构为体心立方结构,,一般成分中不包含Ni,但含有少部分的合金元素为Mo、Ti、Nb等。铁素体不锈钢由于Cr的含量高,使得钢有着更优异的耐腐蚀性和耐氧化性,但力学及工艺性能会比较差,这样种类的钢能不被大气溶液,硝酸和盐水腐蚀,并且拥有的特点为抗高温氧化性,热膨胀系数小等,这种类型的钢可以利用在硝酸和食品厂设备,也可以使用在高温工作部件,即燃气涡轮机部件[14]。