奧氏體不銹鋼中的C元素對其性能的影響是什么?
碳也是不銹鋼中的強化元素,但不是主要強化元素,此時的強化元素主要是合金元素。
對于鉻鎳或鉻鎳鉬奧氏體不銹鋼,它的含碳量一般不大于0.08%。當其含碳量≤0.03%時,由于含碳量較低,高溫強度也較低,故不宜用于525℃及以上的溫度環(huán)境中,但可用于抗晶間腐蝕性要求高環(huán)境及低溫環(huán)境。作為高溫下耐熱用的不銹鋼,其含碳量應≥0.04%,但此時奧氏體不銹鋼的抗晶間腐蝕性能下降。
奧氏體不銹鋼中的Cr元素對其性能的影響是什么?
鉻在α-Fe中無限固溶,在γ-Fe中的最大溶解度為12.5%。鉻元素能使合金鋼具有良好的抗高溫氧化性和耐氧化介質腐蝕作用,并增加鋼的熱強性。
也就是說,Cr元素在各類不銹鋼中,對鋼材的高溫性能和腐蝕性能的貢獻最大,不銹鋼中,可以不添加Al、Ni、Mo、Ti等元素,但是不能沒有Cr(不信你自己核對)!但是,對于奧氏體不銹鋼,其中的Cr元素會在420-850℃的溫度區(qū)間析出,與C、N元素結合形成碳化鉻及氮化鉻,造成晶間貧鉻,使其失去應有性能,這就是奧氏體不銹鋼的敏化。鐵素體不銹鋼也會有此類現(xiàn)象,但由于在壓力管道中用的少,我們重點討論奧氏體不銹鋼。
奧氏體不銹鋼中的Ni、Mo元素對其性能的影響是什么?
Mo元素主要用于提高不銹鋼的熱強性,即高溫強度。
在奧氏體熱強鋼中,鎳的作用只是使鋼奧氏體化,即充分形成高溫下的奧氏體組織。所以,奧氏體不銹鋼中,都有Ni元素。
為了防止奧氏體不銹鋼的敏化,影響其性能,煉鋼時該怎么做?
一,固溶+速冷處理。奧氏體不銹鋼,將其加熱到1050~1150℃的固溶溫度保溫,使其全部形成奧氏體組織(奧氏體是高溫組織),然后快速水淬。在敏化溫度區(qū)間(420-850℃),不銹鋼中的Cr來不及析出,降低了晶間貧鉻的可能性,室溫下得到單相奧氏體組織,使材料具有相應的性能。
二,降低C元素含量。沒有更多的碳元素,碳化鉻形成的可能性及晶間貧鉻的可能性隨之下降。這就是超低碳奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕性能優(yōu)秀于低碳奧氏體不銹鋼的原因。這就是304L、316L抗晶間腐蝕能力優(yōu)于304、316的原因。
三,在不銹鋼中增加穩(wěn)定化元素Ti和Nb。這類元素在不銹鋼冶煉時添加,在850-880℃時保溫空冷,沉淀出TiC、NbC、TaC(這就是穩(wěn)定化處理),在不銹鋼繼續(xù)降溫到敏化溫度區(qū)間(420-850℃)時,由于Ti和Nb與C和結合能力強于Cr,不會再有碳化鉻形成,因而有效地消除了晶間腐蝕。這就是321、347抗晶間腐蝕能力優(yōu)于304、316的原因。