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不锈钢的材料性能特点分类与具体用途

来源:亚游国际ag钢业 日期:2020-07-03 18:04:47 人气:11

  不锈钢是指铬含量至少为10.5%,碳含量最大不超过1.2%的耐腐蚀合金钢,表中给出了不同类型不锈钢材料化学成分的比较,目前广泛应用于土木工程的主要是奥氏体型不锈钢和奥氏体-铁素体型不锈钢。与碳素结构钢相比,不锈钢材料主要有以下特点:


 1. 不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和耐久性能,因此不锈钢是一种比较理想的建筑材料,特别是在海洋工程和各类腐蚀环境中工作的结构构件。


 2. 不锈钢具有良好的耐高温性能和低温韧性,不锈钢在结构损坏之前可以承受600~800℃的高温,其抗火性能远高于碳素结构钢。不锈钢还具有良好的冲击韧性,尤其是在低温下比碳素钢要好得多。


 3. 不锈钢的塑性和韧性好,便于加工成型,使用寿命长,维护成本低,循环利用率高,是一种经济环保的建筑材料。


 4. 不锈钢材料的非对称性和各向异性,不锈钢材料在受拉和受压过程中其应力-应变性能表现出明显的各向异性和非对称性,尤其是在冷加工过程中。


 5. 不锈钢的使用寿命长,通过合理选材和设计的不锈钢结构,只需要很少的维护,其使用寿命周期便以百年计,使用寿命周期成本非常低,且其材料自身回收率高达100%,减少了环境污染,是一种经济环保的建筑材料。


不锈钢按金相组织和热处理特征分类,可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢和双相不锈钢。


 1. 铁素体不锈钢


  铁素体不锈钢主要含11%~19%的铬元素,含有少量或不含镍,所以价格较便宜。钢中的组织基本是铁素体,所以具有铁磁性。铁素体不锈钢强度较低,而且不能通过热处理方法强化。该钢种有一定的塑性,但脆性较大,一般不用于低温环境。


  铁素体不锈钢在硝酸等氧化性介质中有良好的耐腐蚀性,在含氯化物介质中有良好的抗应力腐蚀开裂能力,但在还原性介质中的耐腐蚀性较差。


 2. 马氏体不锈钢


  马氏体不锈钢的铬含量与铁素体不锈钢相当,热处理时为了保证奥氏体在高温的稳定性,需要加入镍、氮或碳,并依据使用条件调整其含碳量,一般在0.1%~0.4%,对于做工具使用时,含碳量可达0.8%~1.0%。马氏体不锈钢在加热时可以发生相变,因此可以通过热处理调整其力学性能,这使马氏体不锈钢可以用于制造有较高强度要求的零部件。


  马氏体不锈钢耐蚀性较差但硬度高,主要用于手术器械、刮胡刀、刀叉、轴承等。


 3. 奥氏体不锈钢


 奥氏体不锈钢种类多,铬含量较高一般大于18%,镍含量在8%左右。镍的加入使奥氏体可以在室温存在,奥氏体不锈钢加热时不发生相变,所以不能通过热处理方法强化力学性能,但由于塑性和韧性高,加工硬化效果好。降低碳含量可以减少碳化物析出,提高奥氏体不锈钢的焊接性能。


 奥氏体不锈钢耐腐蚀性能比马氏体不锈钢好,其中铬镍奥氏体不锈钢对氧化性介质耐腐蚀,含钼、铜、硅的奥氏体不锈钢在硫酸中有更好的耐腐蚀性,含钛或铌的奥氏体不锈钢有良好的抗晶间腐蚀性能。提高奥氏体不锈钢中的铬、钼、镍、氮可提高抗点蚀性能。奥氏体不锈钢在较高温度固溶处理或含有较多铁素体形成元素等情况下会形成δ铁素体。一些奥氏体不锈钢还会生成形变诱导马氏体,使耐蚀性下降。


 4. 沉淀硬化不锈钢


 沉淀硬化不锈钢强度高、耐高温,但耐蚀性通常比铁素体不锈钢差。在成分中除含有铬、镍元素外,还含有可以在热处理时能形成沉淀析出相的铜、铝、钛、铌、钼等元素,以此使钢得到强化。沉淀硬化不锈钢可以通过热处理方法调整力学性能。


 5. 双相不锈钢


  双相不锈钢一般含有17%~30%的铬和3%~13%的镍,组织由铁素体和奥氏体两相共同构成。合金成分不同,使双相不锈钢的组织有的以铁素体为主,有的以奥氏体为主,一般较少量的相最少要占30%。双相不锈钢中还加入钼、铜、铌、氮等元素,来提高强度、耐蚀性和调整组织。


  两相的存在,在晶粒长大的过程中会相互制约,从而使晶粒尺寸较小,晶界较多,阻碍位错运动,形成细晶强化,因此双相不锈钢的强度高,塑性和韧性也好。由于晶界较多,铬的碳化物在晶界上析出的浓度就会降低,且铁素体中较多的铬也会补充过来,使双相不锈钢的耐晶间腐蚀性能优秀。


  双相不锈钢结合了奥氏体和铁素体的优点,与铁素体不锈钢相比,塑性、韧性更高。与奥氏体不锈钢相比,强度高、耐腐蚀性能好,特别是耐点蚀、缝隙腐蚀及耐应力腐蚀性能好。



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