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马氏体时效不锈钢的合金化元素主要有三类

2019-05-08 15:33      点击:
马氏体时效不锈钢的合金化元素主要有三类,一类是与抗腐蚀性能有关的元素,如Cr; 一类是形成沉淀硬化相的强化元素,如Mo、Cu、Ti 等;一类是平衡组织以保证钢中不出现或控制δ-铁素体元素,如Ni、Mn、Co等。铬是不锈钢的主要合金元素,对耐蚀性起着决定作用。其耐蚀性按照n/8规律作跃进式的突变,随着Cr含量的增加,不锈钢在氧化性介质中耐腐蚀能力相应增加。Cr能有效地提高钢的点蚀电位值,降低钢对点蚀的敏感性[8]。当Cr与Mo配合使用时,抗点蚀效果更好。Cr是强铁素体形成元素和缩小奥氏体区元素,对于马氏体时效不锈钢来说,Cr 含量一般在10.5 %——18%之间。 如果Cr含量过高,则固溶处理后将得不到全马氏体组织(含有部分铁素体组织),而铁素体的存在则会影响钢的热塑性,降低钢的强度并恶化钢的横向韧性和钢的耐蚀性。另一方面,Cr 是降低Ms点元素,因此,Cr含量一般控制在10.5%-12.5%。 同样,镍也是马氏体时效不锈钢中不可缺少的元素。镍是奥氏体相形成元素,扩大奥氏体稳定区,随钢中镍含量的提高,奥 氏体相区向高Cr方向移动,即钢中的Cr可以提高而不至于形成单一的铁素体组织。为保证在815—1100℃之间的奥氏体结构在冷却到室温后完全转变为马氏体结构,在 马氏体时效不锈钢中镍含量应在4%-20%,但镍同样会降低Ms点,并且比Cr的作用还要强烈。如镍含量过多,Ms 点降低,冷却时会导致残余奥氏体的形成,从而得不到全马氏体组织,使时效后的强度降低。因此,马氏体时效不锈钢中的镍含量一般控制在5.6 %-10%,最高达12%。在马氏体时效钢中,钴虽固溶于基体中但并不形成金属间化合物, 而与钼产生协作效应(synergistic effect)。其作用在于减少钼在马氏体中的固溶度,从而促进含钼金属间化合物(如Ni3Mo、Fe2Mo)的析出;另外,钴可以抑制马氏体中位错亚结构的回复,为随后的析出相形成提供出更多的形核位置,因而使析出相粒子更为细小而又分布均匀, 减少析出相粒子间距[9]。 在马氏体时效不锈钢中对强度、韧性和耐蚀性都有利的合金元素是钼。时效初期析出的富钼析出物,在强化的同时保持钢的韧性中起着重要作用。马氏体时效钢中合金元素 Mo的存在,也可以阻止析出相沿原奥氏体晶界析出,从而避免了沿晶断裂、提高了断裂韧性。在某些还原性介质中,钼能促进Cr的钝化作用。故钼能提高铬镍不锈钢在硫酸、盐酸、磷酸及有机酸中的耐蚀性,并有效地抑制氯离子的点腐蚀倾向,提高钢的抗晶间腐蚀能力。但过量添加钼同过量添加镍一样,也会生成残留奥氏体。在马氏体时效不锈钢中钼含量应控制在 5%以下。
 

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