不锈钢的成分、性能及用途

      3.1.2.1 马氏体不锈钢

       马氏体不锈钢主要是铬含量(质量分数)不低于12%(一般在12％～18％之间)的高铬钢。其铬含量的下限由不锈性决定，其上限由高温奥氏体稳定区域决定。

       马氏体不锈钢还含有比铁素体不锈钢更高的碳含量(碳的质量分数为0．1％～1．0％)。随着碳含量的增加，它的强度、硬度、耐磨性、切削性等显著提高，而耐蚀性则下降。当碳的质量分数为0.1％左右时，淬火后的组织由马氏体和铁素体组成；碳的质量分数为0.2％～0．4％时，淬火后得到全部马氏体组织(当碳含量为上限时，有少量含碳化物)。有时为了提高钢的力学性能和耐蚀性能，向钢中加入一定量的镍、钼、钒、钴、硅、铜等元素；为改善钢的切削加工性，获得好的表面粗糙度，有时向钢中加入硫或硒等元素。

       马氏体不锈钢的密度、线膨胀系数、比热容和弹性模数与未经合金化的中碳钢区别不大；由于铬含量高，钢的导热系数较低；碳含量高，塑性和韧性也较奥氏体和铁素体差；电阻比中碳钢高4—5倍，并且有铁磁性。

       马氏体不锈钢经淬火后，变更回火温度可获得不同的力学性能。

       马氏体不锈钢可在空气中淬硬，故焊接性能不良，一般均不作焊接部件。当必须在焊接后使用时，焊前要进行预热，焊后要进行焊后热处理或设法消除内应力。碳含量特别高的钢无法进行焊接。随着碳含量的提高，马氏体不锈钢的焊接性、延伸性、成形性都将变差。高温淬火或空冷后具有马氏体及残余奥氏体的混合组织，内应力大，较脆，其他性能也多不稳定，因此必须进行回火，以尽可能地消除内应力和脆性，并调整其他性能。回火可分为高温回火(560～650℃，目的在于调整力学性能)及低温回火(150~370℃，目的在于消除应力)两类。由于马氏体不锈钢在400~550℃范围内有第一回火脆性，故一般不在该温度范围内进行回火。当马氏体不锈钢在加工过程中需要软化时，常进行工序间的低温退火(750C)。马氏体不锈钢的淬火温度一般为950一1150℃，碳含量和要求硬度愈高时，淬火温度应愈高(主要使碳化物较完全地溶解)。

马氏体不锈钢的化学成分、钢带的热处理制度、力学性能、特性和用途，以及力学性能与回火温度的关系见表2-1一表2-6。

3.1.2.2 铁素体不锈钢  

铁素体不锈钢是指铬含量(质量分数)一般为12％一30％、结构为体心立方的铁基合金。

铁素体木锈钢一般不含镍，价格较铬镍奥氏体不锈钢低廉，不仅节省镍，而且抗应力腐蚀破裂性能好。

铁素体的显微结构从本质上决定了铁素体不锈钢的冲击韧性差，有各种脆性，焊后塑性和耐蚀性差，对晶间腐蚀敏感，耐点蚀性能差等。虽然其价格较低廉，但是其特性中的缺点却较大地限制了普通铁素体不锈钢的应用，这是铁素体不锈钢发展较早，而在应用上远比不上铬—镍奥氏体不锈钢的主要原因。

加人各种元素后，可以提高铁素体不锈钢的耐蚀性。尤其是在20世纪70年代后，运用各种精炼技术，已经能生产出各种碳、氮含量极低的高纯级和超纯级耐酸不锈钢。这种不锈钢基本上克服了上述各种缺点，成为了一种耐蚀性能好又廉价的不锈钢，其用途正在不断扩大，研究和开发工作也在向纵深发展，是一类很有前途的钢种。

3.1.2.3 奥氏体不锈钢  

奥氏体不锈钢是不锈钢种类中钢种最多、使用量最大的一种，约占不锈钢总产量的65％一70%。一般认为此种钢是在铁—铬合金系列中加入面心立方元素，例如镍、锰等，使之在室温下获得奥氏体组织。最常用的奥氏体不锈钢是铁·铬·镍系合金，即美国AISI标准的300系奥氏体不锈钢。此外还有铁·铬—镍—锰(或称铁—铬—锰)系合金，即美国AISl-200系奥氏体不锈钢，以及特殊奥氏体不锈钢。  

由于奥氏体不锈钢具有全面、良好的综合性能，在工业上获得了广泛的应用。奥氏体不锈钢1913年在德国问世；成分为Crl8Ni8(即18-8)。在随后的80多年内，其成分在18-8的基础上有以下几方面的发展：(1) 加钼改善了钢的点蚀和耐缝隙腐蚀性；(2) 降低碳含量或加钛或铌、钽稳定化元素，减小了焊接材料的晶间腐蚀倾向；(3) 加铬和镍改善高温抗氧化性和强度；(4) 加镍改善抗应力腐蚀性能；(5) 加硫、硒改善切削性和构件表面精度。