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不銹鋼的性能與組織對(duì)網(wǎng)帶性能的影響
不銹鋼的性能與組織對(duì)網(wǎng)帶性能的影響 |
不銹鋼網(wǎng)帶的制作需要選擇合理的不銹鋼材質(zhì),網(wǎng)帶不銹鋼材質(zhì)可以用下列材質(zhì):1cr18Ni9Ti、SuS304、316、316L、2080、2520、314S、Ns-80、1cr17、1cr13,那么不銹鋼網(wǎng)帶材質(zhì)的選擇決定了網(wǎng)帶的使用用途和耐用度,首先我們對(duì)不銹鋼的性能和組織進(jìn)行介紹: 目前已知的化學(xué)元素有100多種,在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對(duì)于人們?cè)谂c腐蝕現(xiàn)象作長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來(lái)說(shuō),最常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對(duì)不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學(xué)元素周期表中位于過(guò)渡族的元素。 實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種以至十幾種元素的,當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個(gè)統(tǒng)一體中時(shí),它們的影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多,因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要注意它們互相之間的影響,因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。 就這五個(gè)鋼號(hào)來(lái)說(shuō)由于含碳量不同,強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的,0Cr13~2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3和4Cr13鋼,多用于制造結(jié)構(gòu)零件,后兩個(gè)鋼號(hào)由于含碳較高而可獲得高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕,可以將鋼的含碳量降至0.03%以下,或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻,再如當(dāng)高硬度與耐磨性成為主要要求時(shí),我們可以在增加鋼的含碳量的同時(shí)適當(dāng)?shù)靥岣吆t量,做到既滿足硬度與耐磨性的要求,又兼顧—定的耐腐蝕功能,工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和 9Cr17MoVCo鋼,含碳量雖高達(dá)0.85~0.95%,由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了,所以仍保證了耐腐蝕的要求。 1-3. 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來(lái)的 鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達(dá)到24%;而只有含鎳27%時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí),含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。 基于上面的情況可知,鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。 1-4. 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳 鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多,但近幾十年來(lái)由于鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強(qiáng)鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用,以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對(duì)不銹鋼的需要量越來(lái)越大,而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū),因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不銹鋼與許多其他合金領(lǐng)域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強(qiáng)鋼等)中,特別是鎳的資源比較缺乏的國(guó)家,廣泛地開展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐,在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來(lái)代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。 錳對(duì)于奧氏體的作用與鎳相似。但說(shuō)得確切一些,錳的作用不在于形成奧氏體,而是在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面,錳的作用不大,如鋼中的含錳量從0到10.4%變化,也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大,形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低,所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等),但它們不能作為不銹鋼使用。錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一,即2%的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體,并且作用的程度比鎳還要大。例如,欲使含18%鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織,以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼,目前已在工業(yè)中獲得應(yīng)用,有的已成功地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。 1-6.鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。 1-7.其他元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響 以上主要的九種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響,除這些元素對(duì)不銹鋼性能與組織影響較大的元素以外,不銹鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素,如硅、硫、磷等.也有的是為了某些特定的目的而加入的,如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來(lái)說(shuō),這些元素相對(duì)于已討論的九種元素,都是非主要方面的,雖然如此,但也不能完全忽略,因?yàn)樗鼈儗?duì)不銹鋼的性能與組織同樣也發(fā)生影響。 硅是形成鐵素體的元素,在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。 鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多,這是因?yàn)殁挼膬r(jià)格高及其在其它方面(如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等)有著更重要的用途。在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多,常用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼(含1.2-1.8%鈷)加鈷,目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度,因?yàn)檫@種不銹鋼的主要用途是制造切片機(jī)械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。 硼:高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0.005%硼,可使在沸騰的65%醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼(0.0006~0.0007%)可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體,使奧氏體鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大,但含有較多的硼(0.5~0.6%)時(shí),反而可防止熱裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)含有0.5~0.6%的硼時(shí),形成奧氏體-硼化物兩相組織,使焊縫的熔點(diǎn)降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區(qū)時(shí),母材在冷卻時(shí)產(chǎn)生的張應(yīng)力,由處于液態(tài).固態(tài)的焊縫金屬承受,此時(shí)是不致引起裂縫的,即使在近縫區(qū)形成了裂紋,也可以為處于液態(tài)-固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。 磷:在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素,但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著,故含量可允許高一些,如有的資料提出可達(dá)0.06%,以利于冶煉控制。個(gè)別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達(dá)0.06%(如2Crl3NiMn9鋼)以至0.08%(如Cr14Mnl4Ni鋼)。利用磷對(duì)鋼的強(qiáng)化作用,也有加磷作為時(shí)效硬化不銹鋼的合金元素,PH17-10P鋼(含0.25%磷)乃PH-HNM鋼(含0.30磷)等。 稀土元素:稀土元素應(yīng)用于不銹鋼,目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素,可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體-鐵素體不銹鋼中加0.02~0.5%的稀土元素(鈰鑭合金),可顯著改善鍛造性能。曾有一種含19.5%鉻、23%鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼,由于熱加工工藝性能在過(guò)去只能生產(chǎn)鑄件,加稀土元素后則可軋制成各種型材。 2).按金相組織對(duì)不銹鋼的分類及各類不銹鋼的一般特點(diǎn) 按化學(xué)成分(主要是含鉻量)及用途,不銹鋼分為不銹與耐酸兩大類。工業(yè)上還按自高溫(900-1100度)加熱空氣冷卻后鋼的基體組織的類型對(duì)不銹鋼進(jìn)行分類,這是基于我們上面所討論的碳及合金元素對(duì)不銹鋼組織影響的特點(diǎn)決定的。 工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼按金相組織可分為三大類:鐵素體不銹鋼,馬氏體不銹鋼,奧氏體不銹鋼??梢园堰@三類不銹鋼的特點(diǎn)歸納(如下表),但需要說(shuō)明的是馬氏體不銹鋼并不是都不可焊接,只是受某些條件的限制,如焊前應(yīng)預(yù)熱焊后應(yīng)作高溫回火等,而使焊接工藝比較復(fù)雜。實(shí)際生產(chǎn)中一些馬氏體不銹鋼如 1Cr13,2Cr13以及2Cr13與45鋼焊接還是比較多的。 不銹鋼的分類、主要成分及性能比較 C Cr Ni 鐵素體系 0.35以下 16-27 - 無(wú) 佳 尚佳 尚可 有 馬氏體系 1.20以下 11-15 - 自硬性 可 可 不可 有 奧氏體系 0.25以下 16以上 7以上 無(wú) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 無(wú) 以上分類僅是按鋼的基體組織分的,由于鋼中穩(wěn)定奧氏體及形成鐵素體的元素的作用不能互相平衡,以及由于大量的鉻使平衡圖S點(diǎn)左移,工業(yè)中應(yīng)用的不銹鋼的組織除了上面講的三種基本類型以外,還有馬氏體—鐵素體,奧氏體-鐵素體,奧氏體-馬氏體等過(guò)渡型的復(fù)相不銹鋼,以及具有馬氏體-碳化物組織的不銹鋼。 由于以上不銹鋼的的性能和組織決定了我們所做的不銹鋼網(wǎng)帶,網(wǎng)帶等產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,所以我們建議客戶根據(jù)自己的要求選擇不同材質(zhì)的不銹鋼鋼絲來(lái)制作網(wǎng)帶。 |
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