不锈钢化学成分分类方法

　　不锈钢按化学成分分类

　　各种不锈钢中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它们对钢的组织有不同的影响，cr、Mo、Ti、Nb本身具有体心立方(bcc：)晶格结构，加入钢中使占α—Fe体心立方晶格结构稳定，因而是缩小γ区的元素，使A3上升，A4下降，

　　见图1.8(b)。在Fe—Cr合金中，Cr含量大于13％时就不出现高温γ相区了。高铬不锈钢如crl7，Cr25是属于铁素体不锈钢，从高温到室温具有体心立方晶格结构，只有铁素体单相。钼、钛、铌等加入都缩小7相区，使铁素体含量增加。所以称铬、钼、钛、铌等

　　为铁素体形成元素。

　　镍、锰、铜等元素本身具有面心立方晶格结构，加入钢中使A3下降、A4上升，扩大γ相区，并且稳定γ一Fe，使高温面心立方晶格结构的奥氏体能够稳定到室温，没有相变产生。但铜的作用比镍、锰小得多，镍、锰在一定温度范围内可与γ一Fe无限互溶。

　　(1)Fe—Cr不锈钢

　　不锈钢的基本金相组织可用Fe—Cr系列状态图表示，如图1—8所示。在800～1200~C之间，在所谓的γ环形圈内，是以奥氏体相(7)存在。7相急剧冷却时，则变态为马氏体相。在γ环形圈外侧，从高温到常温以稳定的铁素体相(α)存在。马氏体系列不锈钢、铁素体系列不锈钢就是含有这些金相组织的不锈钢。所以Fe—Cr系列不锈钢一般不是马氏体不锈钢，就是铁素体不锈钢。

　　图1-8Fe-Cr系列二元相图

　　从图1—8中可以看出，除了在一定浓度、温度范围形成。相外，在相当大的铬含量范围内形成a相(铁素体)。仔细分析Fe一Cr相图的左侧部分，在铬含量小于8％时，随铬量的增多，A4点降低，A3点也降低；铬含量大于8％时，随铬量的增多，A3点升高，A4点降低，从而在铬含量小于12.5％的范围内形成封闭的γ圈。这表明，铬含量大于12.5％的Fe—Cr合金，就不再出现γ相。因而，高铬不锈钢，如Crl7、Cr25、Cr28等，都是铁素体不锈钢，这些钢从高温到室温都是体心立方(bcc)点阵，即不论加热和冷却都不发生α=γ相变。

　　(2)Fe—Cr-Ni—Mn不锈钢

　　从冶金观点来说，奥氏体组织无论对钢厂还是对加工制造厂都是他们所希望和需要的组织结构。在不锈钢中，可以使用其他奥氏体形成元素，如锰、氮、铜等来部分地代替镍以保持其奥氏体组织。在由于镍的供应短缺的情况下，这种200类型的节镍型钢得到

　　第1章不锈钢概述

　　了极大的发展。这类钢在卡车、拖车、汽车以及轨道交通等的制造中得到大量应用。

　　FmCr—Mn三元系中，既有缩小δ相区的元素Cr，又有扩大γ相区的元素Ni或Mn，在这种情况下，不锈钢的组织就要由给定成分的合金在Fe—Cr—Mn相图中的位置来确定。例如，在Fe—Cr—Mn三元相图的1000~等温截面上(图1—9)可以看出，Mn扩大δ相区的能力比Ni小，含锰的奥氏体溶解促成铁素体的元素Cr的量最多只有14％。Crl7Mnl3钢的成分示态点在γ+α两相区；由于含锰奥氏体有足够的稳定性，在冷至室温的过程中不发生相变，因而得到的是奥氏体加铁素体的双相组织。

　　在1955年，12Crl7Mn6Ni5N(201)型不锈钢被AISI接纳为标准成分。12Crl8Mn9Ni5N(202)型也被采用。

　　当把两种选择的材料的各种性能进行比较时，就会发现200系列具有一些明显的优点。200系列合金较高的退火强度对某些用途是非常重要的，而且在生产和加工中也会发现许多优点。除此之外，200系列不锈钢的价格也比300系列的低。

　　(3)Fe—Cr—Ni

　　Fe—Cr—Ni系列状态图如图1—9所示。Ni是稳定奥氏体相(γ的元素，30％Ni将γ区扩大至5001450~区间内。

　　Fe—Cr—Ni三元系中，既有缩小γ相区的元素Cr，又有扩大γ

　　相区的元素Ni或Mn，在这种情况下，不锈钢的组织就要由给定成分的合金在Fe_Cr-Ni相图中的位置来确定。例如，在Fe-Cr—Ni三元相图的1100℃等温截面上(图1—10)，Crl8Ni8的成分示态点在γ相区，于是，这种成分的钢快冷至室温后，即可到单相奥氏体组织。

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