2023.3.23 每天一點材料學(xué)知識
1.不銹鋼(耐蝕鋼)
定義:含有較高的Cr含量具有耐蝕性的鋼。
不銹的原因:不銹鋼均為高Cr,Cr能提高的鐵的鈍化能力,提高了鋼的耐蝕性。
分類:
按組織結(jié)構(gòu)分:
奧氏體不銹鋼:具有單相的奧氏體組織,或因處理不當或偏析原因存在少量鐵素體。如鉻鎳奧氏體不銹鋼、鉻錳氮奧氏體不銹鋼等。
鐵素體不銹鋼:這類在加熱和冷卻過程中都不會發(fā)生α——γ相變,始終保持鐵素體組織。
馬氏體不銹鋼:除C<0.1%者,高溫時是單相奧氏體,淬火后得到馬氏體組織。C<0.1%時高溫時為γ+δ,淬火后為馬氏體+δ鐵素體。
奧氏體δ鐵素體雙相不銹鋼:指鐵素體與奧氏體各約占50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。稱呼在前的組織相對多。
沉淀硬化型不銹鋼:具有馬氏體基體+δ鐵素體的基體再加金屬化合物強化相的組織;或馬氏體基體加金屬化合物強化相組織。簡稱PH鋼,低碳、高鉻、高鎳。
常見的腐蝕類型:
均勻腐蝕:發(fā)生在金屬整個表面,使截面不斷減小。
晶間腐蝕:集中發(fā)生在晶界區(qū)域。晶界腐蝕在Cr-Ni奧氏體不銹鋼、Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼以及高Cr鐵素體不銹鋼中均可發(fā)生。
腐蝕機理:
奧氏體不銹鋼腐蝕機理:在450-850℃原固溶在奧氏體的Cr與C結(jié)合從奧氏體晶界以Cr23C6析出,造成晶界貧碳(低于耐銹的含Cr量,從而腐蝕集中在貧鉻區(qū)),貧鉻區(qū)構(gòu)成微陽極,Cr23C6和其余奧氏體區(qū)構(gòu)成微陰極形成腐蝕微電池。消除方法:①高溫固溶+水淬②加入強碳化物形成元素
鐵素體不銹鋼腐蝕機理:C、N在鐵素體的溶解度低于在奧氏體的溶解度,故在鐵素體晶界的偏聚趨勢大,易形成鉻化物。形成貧鉻區(qū)。
消除方法:在650-850℃短時加熱后便可消除(Cr在鐵素體中的擴散速度大于在奧氏體中(Cr時促進鐵素體的形成元素))
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點腐蝕:金屬表面局部區(qū)域的腐蝕。
應(yīng)力腐蝕:凡是應(yīng)力和腐蝕共同作用引起的斷裂可統(tǒng)稱為應(yīng)力腐蝕。
不銹鋼的韌性或脆性
①鐵素體不銹鋼的低溫脆性:隨溫度的降低由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。可加入少量Mn、Ni細化晶粒提高韌性。
②奧氏體不銹鋼的低溫脆性:(一般情況面心立方在低溫不出現(xiàn)脆性,但奧氏體不銹鋼在一定情況也可出現(xiàn)低溫脆性)一種情況是實驗溫度在Md點以下,形成馬氏體使韌性降低;解決方法:加入降低Ms點的合金元素(一般Ms降低Md也降低);另一種情況是在鉻錳氮系不銹鋼中,錳降低不銹鋼的層錯能,在低溫時大量層錯形成沖擊值下降。解決方法:加入提高層錯能得Ni。
③475℃脆性:高Cr不銹鋼(15.5%以上)在400-500℃長時間加熱出現(xiàn)的強度增加,韌性下降的現(xiàn)象。原因:富Cr相沉淀析出。
④σ相脆性:高鉻鐵素體在520-820℃之間長期加熱,組織中會出現(xiàn)一種鐵與鉻的金屬化合物FeCr,叫做σ相。造成貧鉻區(qū),易產(chǎn)生晶界腐蝕。
2.低溫脆性的原因:溫度降低促進柯式氣團對位錯的釘扎作用,使得屈服強度升高;但對彈性模量以及表面能得影響較弱,即對斷裂強度的影響不大,使得塑性變形能力受限,脆斷的傾向增加。
3.Ms、Mf點的影響因素:
①C增加,Ms、Mf點下降;
②合金元素除Co、Al外均使轉(zhuǎn)變點降低。