不锈钢的热处理

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1、合金元素对不锈钢组织和性能的影响1铬决定不锈钢耐蚀性的主要元素是铬。这是由于钢中含有足够量的铬时，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时，铬能够有效地提高固溶体（铁素体、马氏体或奥氏体）的电极电位，从而使钢不受腐蚀。铬对提高钢的电极电位是遵循n/8规律的。即当铬良达到n/8原子（1/8、2/8、3/8…或12.5%、25%、37.5%…）时，电极电位有一个跃增，见下图铬的原子浓度占1/8（即12.5%），若以质量计，为11.7%，所以铬不锈钢的含铬量都在12%以上。2碳碳的影响主要表现在两方面，一方面它是稳定奥氏体的元素，并且作用

2、很大，相当于镍的30倍；另一方面，由于碳和铬的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂碳化物，其成分随钢中含铬量的不同而异，含铬量少于10%时，主要是渗碳体型碳化物（Fe，Cr）3C；在高铬钢中则形成复杂的碳化物（Cr，Fe）7C3或（Cr，Fe）23C6。因此，钢中含碳两越高，其抗腐蚀性就越低。对于不锈钢来说，要求耐蚀性是主要目底，故不锈钢的含碳量一般都较低，大多数仅为0.1～0.2%，一般不超过0.4%。只有在少数情况下，例如用作滚动轴承、弹簧和刃具时，由于要求高的硬度和耐磨性，才将含碳量提高至0.85%～0.95%（如9Cr18钢）。但为了保持一定的耐蚀性

3、，这；类钢的含铬量也相应地要高些。3镍镍是形成奥氏体的合金元素，但镍的作用只有与铬配合时才会充分发挥出来，若单独使用镍而不使用铬，低碳镍钢要获得纯奥氏体的单相组织，含镍量需高达24%，事实上含镍量达到27%时才能提高钢的耐蚀性，故在不锈钢中没有单独以镍作为合金元素的。当镍和铬配合时，镍提高钢的耐蚀作用就显著地表现出来。向铁素体不锈钢中加入少量的镍，即可使金相组织由单相铁素体转变为铁素体和奥氏体两相状态，这样就可通过热处理来改善和提高其机械性能。例如，单相铁素体的Cr17钢是不能通过热处理提高机械强度的，其抗拉强度只有400MN/m2左右，但加入2%镍的Cr1

4、7Ni2钢，经10000C油冷淬火和3000C回火后，抗拉强度可达1100MN/m2。这是由于镍的加入，组织具有γ→α的转变的缘故。在含铬18%的铬钢中加入8%镍后，可获得完全奥氏体组织，这就是广泛应用的18-8型铬镍奥氏体不锈钢。这种钢除了具有高的耐蚀性外，还具有良好的冷变形及焊接性能，并且没有磁性。锰和氮锰是镍的代用元素之一。锰和镍一样是形成奥氏体的合金元素，高碳钢中含锰两大于12%即可获得奥氏体组织（如Mn13），但由于锰对提高固溶体的电极电位的效果不大，形成的氧化膜也没有防护作用，钢中的含锰量在0～10.4%之间变化时，在空气与酸中的腐蚀率没有多大变

5、化，因此不锈钢中不能单独使用锰作为合金元素。锰在形成奥氏体方面的作用为约镍的二分之一，即用2%的锰代替1%的镍。完全以锰代铬镍不锈钢中的镍是有一定困难的，主要因为铬锰钢要获得完全奥氏题组织，除了铬与锰的适宜含量外，碳含量的影响也很大，当含碳量低时很难获得完全奥氏体组织，反之提高含碳量，将对耐蚀性不利；另一方面简单的铬锰不锈钢在500～8000C区间加热后，抗晶间腐蚀能力很低，加入钛或铌也不能降低它对晶间腐蚀的敏感性。因此工业上应用的多为在18-8型铬镍钢基础上，以锰代替部分的镍或采用同时加锰与氮的方法来代替全部镍。氮也是形成奥氏体的元素，可以部分的代替镍，以

6、氮代镍的比例是0.025～1。但由于氮在钢重的溶解度比较小，因此有人认为钢中含氮量超过0。25%会在铸锭中产生气孔；也有人认为在相应地调整钢的化学成分，特别是铬与锰的含量比适当时，即使含氮量达0。65%，仍可以获得质量良好的铸锭。单对形成奥氏体的作用是很显著的。例如，18-8型铬镍钢，当含0。15%时，需5%的镍可得到奥氏体组织；含氮0。25%时，只需4。5%镍。为了节镍，用锰和氮代替镍的铬锰氮不锈钢已获得一定的应用。钛和铌钛和铌的主要作用是防止晶间腐蚀。加入铌或钛后，由于它们与碳的亲和力比铬大，优先与碳形成碳化铌或碳化钛，避免了贫铬区的形成，防止了晶间腐蚀

7、。不锈钢的分类方法很多，通常都是按高温（900～11000C）加热并在空气中冷却后钢的组织状态分类的，这是由碳及合金元素对不锈钢组织影响的特点来决定的。合金元素对不锈钢组织的影响，基本上可分为两类：一类是形成奥氏体的，如碳、镍、锰、铜、氮等；另一类是形成铁素体的，如铬、硅、钼、钛、铌等。这两类元素对组织的影响是互相矛盾的，当形成奥氏体的元素成为矛盾的主要方面时，组织以奥氏题为主，没有或很少有铁素体；反之则铁素体居多。综合各种元素对形成奥氏体的作用程度，绘成了不锈钢的组织图，见下图。这个图所取的当量值如下：此图仅适用于从很高温度快冷（相当于焊接过程）以后的钢，

8、利用此图可以帮助我们了解一些具有复杂化学成分的不锈钢