不锈钢种类及特性详解

不锈钢既是耐蚀材料，又可以作耐热材料，还可以作低温材料及无磁材料。

从化学成分来看，不锈钢铬的质量分数一般都在12%以上，另外还含有一种或多种其他合金元素，所含合金元素的综合影响的结果，产生了三种基本类型的不锈钢，即奥氏体型、马氏体型和铁素体型，还有介于这三种类型之间以及派生的其他类型的不锈钢。不锈钢在使用条件下，可以具备奥氏体、铁素体、回火马氏体组织，其分布见图2-3-10。

图2-3-10 不锈钢组织分布图

A—奥氏体 M—马氏体 F—铁素体

奥氏体型不锈钢是在w（Cr）18%的不锈钢中加入镍、锰、氮等奥氏体形成元素而获得的钢种系列，其中w（Cr）18%～w（Ni）8%型是最基本的一类。用锰或氮代替部分镍而获得的Cr-Ni-Mn或Cr-Ni-Mn-N不锈钢，属于节镍型的钢种。美国AI-SI300系列的就属于奥氏体型不锈钢。该钢种无论在室温或高温，始终保持奥氏体组织，无法热处理强化，通常在固溶状态下使用，具有最佳的塑性，韧性及良好的加工成形性能，还具有良好的耐腐蚀及抗氧化性能，通过冷变形还可获得高的强度。所以，奥氏体型不锈钢一般用于要求耐腐蚀、抗氧化或在较高温度下工作，对强度要求不很高，以及在较低温度下使用的零部件。对这类型不锈钢应加以注意的问题是经600～860℃敏化处理后存在晶间腐蚀倾向，另外如加工处理和使用环境不当还存在应力腐蚀及氢脆的敏感性。

铁素体不锈钢为体心立方（bcc）结构，铬固溶于体心立方的α-Fe固溶体中，w（Cr）一般在13%～30%范围内，不发生相变，其耐蚀性就总体而言它不及奥氏体不锈钢，但在抗应力腐蚀性能方面却优于奥氏体不锈钢。然而，由于间隙元素控制不当，可呈现475℃脆性、σ相脆性和高温脆性（加热至950℃以上）。当采用先进的冶炼工艺，使碳氮的质量分数降低到100×10^-6以下，可避免上述脆性的出现。从发展趋势看，它将代替部分奥氏体钢。但是，对空气冶炼的铁素体不锈钢，在选择热变形工艺参数时，对上述“三脆”和晶粒长大的急剧性（见图2-3-11）必须加以注意。(www.xing528.com)

图2-3-11 铁素体钢和奥氏体钢的晶粒长大倾向

1—铁素体钢 2—奥氏体钢

马氏体型不锈钢的w（Cr）一般在12%～18%范围内，当加热到高温时组织为奥氏体；冷却到室温时为马氏体，可热处理强化。它是一种理想的耐蚀、耐热型结构材料。常用的CrB型钢，淬火后的强度、硬度随含碳量增加而提高，但耐腐蚀性及塑、韧性却随之降低。该类型钢，具有很高的热强性和较好的抗蚀性，特别适合制作在550～600℃以下及湿热条件下工作的承力件。这类型钢的耐蚀性不如铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢。因此，在制订热工艺参数时，必须综合考虑对其抗腐蚀性能，特别是抗应力腐蚀性能的影响，以及对耐热性和塑性的影响。

沉淀硬化型不锈钢兼有奥氏体型不锈钢和马氏体型不锈钢优点的过渡型不锈钢，它本身又分为奥氏体型、半奥氏体型和马氏体型。其成分特点是w（Cr）在12%以上，w（C）大多在0.1%以下，还含有铝、钛、钨、钼等，以形成化合物和进行强化。它通过固溶（淬火）得到奥氏体（含少量铁素体），然后可分别采用冷处理、调质处理或冷变形来得到马氏体，最后进行时效产生沉淀硬化。它们具有代表性的牌号是：0Cr17Ni4Cu4Nb（17～4PH）——马氏体型，0Cr17Ni7Al（17～7PH）——半马氏体型，A266——奥氏体型。在各类不锈钢中，它变形温度范围较窄，工艺塑性最差，硬化倾向最大，易发生晶粒长大，所以要求严格控制变形工艺参数。