高强度不锈钢

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1、高强度不锈钢　钢的强化通常是为了适应社会需求而发展起来的，其强化的方法很多，在理论方面也有许多说明。强化的要求对具有优良耐蚀性的不锈钢也不例外。钢的强化可以使板厚减薄，结构件轻量化，寿命也可提高。2000年6月修改了建筑标准法施行令，规定不锈钢可用于钢结构．JISC4321建筑结构用不锈钢作为一般结构材使用己被认可。当今，由于使用环境十分苛刻以及节能和环保等多方面的问题，要求不锈钢的强度水平要高且多样化。　　钢的变形主要是“位错”的运动，所谓“位错”就是指结晶体内存在的缺陷，通常在退火状态约存在(1010-1012)／m’个。若阻碍这种位错的

2、运动就难以发生变形，因此钢就被强化。　　这种阻碍位错运动，使钢强化的方法有固溶强化。析出强化、加工硬化(位错强化)、马氏体相变的强化和晶粒细化的强化等。　　实际上都是复合利用各种方法，根据需要进行不锈钢开发的。本文将对各强化机理进行简单说明并介绍强化不锈钢的使用例。　　固溶强化就是在纯金属中固溶进合金元素，即在母金属的晶格的原子间隙进入其他的合金元素(侵入型)或替换母金属的原子(置换型)和使母金属的晶格发生歪扭，由于这种歪扭在晶体内产生应力场，阻碍了位错运动，而使强度提高。实际上不锈钢就是铬和镍对铁固溶的合金，可以说已经处于固溶强化的状态，但

3、是铬和镍对铁的固溶强化作用不是很大，侵入型元素C、N对固溶强化的作用最大。　　在SUS304中固溶氮而达到高强度化的材料有SUS304N1(0．Ⅱ-O．25％N)和SUS304N2(0．15叫．30％N)。与SUS304的0．04x氮量比较是2-7倍的氮含量，在固溶化状态的强度达到SDS304的15-2．0倍以上，在JISG4305的固溶化状态下的力学性能规定，SUS304的屈服强度在205N／~以上，而SUS304N1在275N／m／以上，SUS304N2在345N／mm／以上。这些加氮的强化钢被广泛用于结构用强度构件。　　固溶强化不仅使常

4、温下的强度增加，而且作为提高高温强度的方法也是有效的。因此，与其他强化方法相比，受焊接的热影响作用小，是确保焊接处特性的最佳强化方法。　　为了改善利用图述的加工硬化的SUS301(17Cr-7Ni)的焊接处的耐蚀性而开发了低碳型SUS301L，为了保持焊接处的强度，在该钢中固溶了o．2q6以下的氮量，该钢作为铁道车轨用材非常普及。　　固溶元素对Cr-Ni奥氏体系不镑钢0．2％屈服强度的影响　　这是在母体金属中形成析出物(碳化物、氮化物、金属间化合物等)使其强化的方法，析出物具有阻碍位错运动的作用。在母相呈微细弥散分布状态，最能提高强度。　　钢

5、中合金元素的固溶度因温度而不同，利用这一特点而使钢析出强化。众所周知，PH型不锈钢就是这种析出强化钢，在JISC4304中，根据固溶化状态下的基体组织已注册的有马氏体系和半奥氏体系两种析出硬化型不锈钢。　　马氏体系的17-4PH不锈钢、SUS630(17Cr-4Ni)约含4．0nCu，在约1050qC高温下，铜原子固溶于奥氏体相中，在冷却过程转变成过饱和含铜马氏体组织，此后在450-480摄氏度，经1－4小时的析出硬化处理，使富铜析出物在马氏体基体中弥散析出而强化。其硬度在固溶化热处理时为350HV．在析出硬化处理时为450HV。SUS630

6、是强度和耐蚀性(耐蚀性与304系不锈钢相同)兼备的材料，用于弹簧材，航空结构材、刀具和压合板的压板等。　　半奥氏体系的FH不锈钢是强度与加工性兼备的特殊钢种，在SUS301中加A1的17-7PH不锈钢、SUS631(17Cr-7Ni-1．2A1)在固溶化处理后的常温下具有加工性优良的奥氏体系组织。固溶化处理后，在950摄氏度进行10分钟的热处理，使碳的固溶量变化，提高马氏体相变点(Ms点)。接着在Ms点(约－70摄氏度)附近冷却，形成马氏体组织(RH950处理)。另外，还有在固溶化处理后用冷加工方法引起马氏体相变的方法(CH900处理)。形成

7、马氏体后在510摄氏度附近加热进行析出硬化处理，析出NiAl，在奥氏体状态其屈服强度约为280N/平方毫米，析出硬化处理后达到1520-1790N/平方毫米。　　对形状复杂构件的成形要求加工性，也要求满足强度的要求。但是，在成形加工时必须注意因硬化处理而发生的尺寸变化。　钢变形时给结晶加上了剪断应力，在位错运动的同时，给结晶导入了大量的位错。加工硬化加工轧制和拔丝这种塑性变形使晶体内的位错密度增加，是强化钢的方法。这种加工硬化作用奥氏体系比铁素体系大得多。　　在18Cr-8Ni组成的亚稳定奥氏体系，因位错密度增大的硬化和马氏体的生成(加工引起

8、相变)容易得到高强度。　　利用加工硬化的材料称硬化材，其强度可根据轧制率的变化按H(硬级)、3／4H和1／2H的强度水平划分，SUS301(17Cr-TNi)硬化材