奧氏體型不銹鋼帶的化學成分及金相組織成分
從Fe-Cr-Ni三元系平衡相圖的分析中可知,當70%Fe等濃度斷面中鎳含量為10%時,該合金在800-1000℃下為r單相。具代表性的Cr18-Ni8鋼由于存在碳、氮等奧氏體穩定化元素,因此室溫下即為r單相。其中氮較碳有約兩倍的固溶度,因而含氮量為0.1%-0.3%的高強度不銹鋼己得到了應用。
目前己明確碳、氮、鈷、錳和銅等元素是奧氏體穩定化元素,鋁、釩、鉬、硅和鎢等元素是鐵素體穩定化元素。
作為固相內的平衡相,除α相、r相以外還有金屬間化合物σ相。碳、氮和鎳等奧氏體穩定化元素抑制σ相的生成,但錳與鉬、硅、鈦、鈮、鋯、釩和鋁等鐵素體穩定化元素促進σ相的生成。除此以外在奧氏體型不銹鋼帶中由于添加不同的元素,還有可能生成拉弗斯(Laves)相或x相等金屬間化合物。其析出的反應是隨合金組成、時效溫度及制造合金時的加工和熱處理條件來決定的,是一個非常復雜的變化。
在鋼中添加鉻、鎳、錳、碳和氮等元素時,馬氏體相變初始溫度Ms幾乎與這些合金元素的添加成比例降低,在常溫下也可保持r相。奧氏體不銹鋼帶就是其具代表性的合金之一。
雖說為使奧體型不銹鋼帶的r相穩定添加了大量的錳或鎳,但實際上r相往往并非穩定而是處于亞穩定態。從熱力學角度來看可以說α相到是穩定的。一般稱這些奧氏體相為亞穩定奧氏體相。當對亞穩定奧氏體相冷卻低溫或室溫下進行加工時,其中的部分或全部亞穩定奧氏體相將發生馬氏體相變。
通過對奧氏體型不銹鋼帶進行冷卻或加工得到的馬氏體中除有α’相外還有ε相。該相具有hcp結構.且有0.7%左右的收縮,是非磁性的,容易發生加工誘發相變。ε相是當Cr:Ni為5:3且Cr+Ni定為24%時生成的。由于面心立方結構的(111)面的每兩個原子面上發生堆垛缺陷時將成為ε馬氏體結構,因此ε相的生成和堆垛缺陷有著密切的關系。
奧氏體型不銹鋼帶的馬氏體相變中一個重要的問題是,一旦發生馬氏體相變后經再加熱進行恢復的問題。對于Cr18-Ni8鋼主要發生擴散型的逆相變,而象Cr16-Ni10鋼則發生剪切的逆相變。后者的鉻含量較前者低,鎳含量較前者高。
從金相組織上來看,奧氏體型不銹鋼帶是相對穩定的,其中碳化物的析出與其耐蝕性能、高溫強度以及韌性等主要性能密切相關。在通常作為固溶熱處理溫度1000℃附近,碳的固溶量可達到zui高,但當溫度低于800℃時固溶量急劇下降而產生碳化物。所以進行固溶化處理或焊接后如果冷卻速度過慢,在晶界上會產生碳化物,成為晶間腐蝕的原因。鋼中的碳有活性隨鎳含量的增加而增加,隨鉻含量的增加而減少。也就是說鎳的增加使碳的固溶量減少,鉻的增加使碳的固溶量增加。另外在晶界還析出鉻碳化物,合金添加元素有時也生成相應的碳化物。
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