奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢在升高和室温下具有奥氏体作为其初级相。

稳定的奥氏体结构钢含有约18%Cr,8%〜10%Ni和约0.1%C.铬镍奥氏体不锈钢,包括最熟悉的不锈钢18Cr-8Ni(TP304)和一系列高Cr-Ni钢由增加Cr,Ni含量和添加Mo,Cu,Si,Nb,Ti和其他元素开发。奥氏体不锈钢的特征在于非磁性,高可塑性和延展性,但强度较低。它只能通过冷工作加强(通过添加S,Ca,Se,Te等,奥氏体不锈钢可具有优异的可加工性)。

等级:304 / L / H / LN,316 / L / H / LN / TI / LMOD,310S / H,317 / L,321 / H,347H / HFG

规格:

  • ASTM A312标准规格无缝,焊接,耐冷轧奥氏体不锈钢管道
  • ASTM A790无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管的标准规范
  • 锅炉、过热器和换热器用铁素体和奥氏体合金无缝钢管
  • ASME SA249焊接奥氏体钢锅炉,过热器,热交换器和冷凝器管的标准规范
  • ASME SA789焊接奥氏体钢锅炉,过热器,热交换器和冷凝器管的标准规范

奥氏体钢是非磁性不锈钢,含有高水平的铬和镍和低水平的碳。奥氏体钢的成形性和耐腐蚀性已知,奥氏体钢是最广泛使用的不锈钢等级。

特征:

  • 优异的耐腐蚀性
  • 适合冷的工作或热工作
  • 高可塑性和延展性
  • 最佳的一般表现
  • 应用范围广泛

有一个第五专业型沉淀硬化钢。


奥氏体不锈钢常用牌号开发图

钢的分子结构

它们之间的基本差异是它们的晶体结构。钢是铁和碳的合金。在正常的速度下,原子结构是在每个角落处具有钢原子的立方体和该立方体中心的单个原子。

这被称为“铁素体”,绕过磁性。

当加热到900o C左右时,结构发生变化,每一面的中心都有一个原子。这是奥氏体组织,是无磁性的。

当普通钢逐渐冷却时,它又恢复到铁素体组织。如果你快速冷却它,它会采用另一种结构碳原子朝一个方向排列。这是马氏体钢,在“淬火”状态下很硬但很脆,通常需要进一步处理才能使用。


316L模在室温和高温下的强度图

奥氏体钢的化学成分

符合美国钢铁协会的年级 C马克斯。 Si max。 mn max。 CR. TI. AL. V.
301. 0.15 1.00 2.00 16-18 6-8
302. 0.15 1.00 2.00 17日至19日 8 - 10
304. 0.08 1.00 2.00 17.5-20 8-10.5
310. 0.25 1.50 2.00 24-26 19-22
316. 0.08 1.00 2.00 16-18 10-14 2.0-3.0
321. 0.08 1.00 2.00 17日至19日 9-12 5 x%c min。
347 0.08 1.00 2.00 17日至19日 9-13 10 x%c min。
E 1250. 0.1 0.5 6.0 15.0 10.0 0.25
20/25-NB 0.05 1.0 1.0 20.0 25.0 0.7
一个286 0.05 1.0 1.0 15.0 26.0 1.2 〜1.9 ~ 0.18 ~ 0.25
254SMO. 0.02 0.8 1.0 18.5-20.5 17.5 - -18.5 6 - 6.5 〜1.9 ~ 0.18 ~ 0.25
al-6xn. 0.03 1.0 2.0 20-22 23.5-25.5. 6-7
词汇表

退火

退火是将钢加热到略高于再结晶温度的温度,并允许它以适当的速度(通常是缓慢的)冷却,使晶体重新形成,而不会产生“加工”钢所造成的缺陷。

退火可以恢复钢的延展性及其耐腐蚀特性。

硬质合金沉淀

当钢含有较高水平的碳时,它倾向于与铬相结合,因为它在900℃和5000℃之间的形成碳化铬之间。这减少了形成无源层的铬的量,并产生可用于腐蚀性化学品的晶间边界。

可以通过使用钢的低碳变型(由“L”表示,例如304L或316L)来克服这一点。

然而,较低的碳水平降低了升高的温度下的钢的性能。如果需要对高温下的碳化物沉淀和强度的抗性,则添加钛可以是溶液。这种形式有许多等级 - 例如316Ti。

蠕变力量

钢在升高的温度下表现得比在环境温度高的温度下。当它们在环境温度下弯曲到低于其屈服点时,它们将弹回。在高温下,它们开始伸展,但非常缓慢。一些钢有比其他钢更好地抵抗这种现象。

晶粒尺寸

钢由与其他材料原子交织的铁晶体的晶格组成。这些晶体称为晶粒。

晶粒尺寸很重要,因为它会影响其他东西之间的加工,硬度,强度和耐腐蚀性。

晶粒尺寸可以通过添加其他合金元素来确定,并且通过仔细调节钢材生产中涉及的加热和冷却过程以及通过初始生产,焊接或“工作”的进一步热处理(退火和淬火)在钢上。

晶间腐蚀

金属中的原子布置成晶体(或晶粒),其彼此紧密地对准。在某些情况下,腐蚀可以攻击晶界,而不是晶体本身。

当加热含有较高百分比碳含量的不锈钢时,铬可以与碳反应以形成碳化铬,从而耗尽保护表面的铬的无源层。

被动层

被动层是使不锈钢“不锈”的原因。它是一层极薄的氧化铬,氧无法穿透,非常坚硬,本身抗腐蚀,几乎是透明的。这可以防止氧气和其他腐蚀性物质到达铁并与铁发生反应。

铬很容易与氧气发生反应,如果它被划伤,只要有可用的自由氧气,它就会自我修复。

点状腐蚀

这是一种非常局部的腐蚀形式,特别是在诸如海洋环境的高氯化物条件下出现。通过氧化铬的重整,钢的被动层中的初始突发不是“修复”。该违规下方的钢继续腐蚀,通常不会留下除了光表面染色(有时称为“茶染色)上的明显迹象,而是继续深化和扩大表面。

当它被局部化时,它会穿透整个钢的横截面。

高含量的铬、钼和氮增加了耐点蚀性。用%铬+ 3.5 x %钼+ 16 x %氮计算出耐点蚀当量数(PREN)。

316具有22.6 - 27.9之间的PORN。一些双工钢普遍超过40.在某些等级中给出的数量的跨度是具有最大和最小值的相关化学品的数量规范的结果。

降水硬化

也称为年龄硬化,是用于增加拉伸强度的过程。首先将合金升高至产生单相的温度,其中所有溶质原子溶解和均匀分布。然后在再加热到较低温度之前快速淬火并在该温度下将其保持预定时间。在该温度下,沉淀物可以以均匀和分布的方式聚集在一起。本阶段的正确温度和持续时间必须是正确的。如果温度保持太长,则会导致超大块并降低合金的强度。这被称为“过度老化”。

敏感

致敏是碳化物沉淀的过程 - 见上文。

Sigma阶段脆化。

当它们在大约540℃以上加热时,在一些不锈钢中发生的相变。这导致韧性急剧丧失,可导致脆性骨折。

稳定

稳定化是从敏感中去除或保护钢的过程 - 碳化物沉淀的危险,这可能导致应力腐蚀裂纹(SCC)。

有两种常用的方法。可以使用低碳变体;它们本质上更稳定,但在较高温度下表现不佳。

或者,钢可以通过用钛,铌(有时仍称为甲簇)化学稳定。这两种易于形成碳化物,从而保持铬。

然而,如果它在碳化物形成温度带425oC至850oC中,这可能不足以稳定钢。如果这种情况发生在制造过程中,问题通常可以通过在较高温度下退火来反转。

应力腐蚀开裂(SCC)

当化学品攻击合金中的晶间边界时,会发生应力腐蚀开裂。当金属受拉伸应力时,它可能导致大致延性材料的突然失效。因为腐蚀仅发生在晶界处,所以由于金属通常保持明显正常的表面外观,因此可能会被灭绝。

工作硬化

工作硬化是应用于在低于金属的重结晶温度的温度下在钢上完成的任何工作的术语。

这项工作包括任何类型的挤压,弯曲,切割/剪切或绘图。

这些工艺会导致金属晶体结构的变形,降低其在金属内部移动的能力,使其更能抵抗进一步变形。

硬化可以是优势或缺点。

  • 它增加了拉伸强度和硬度
  • 降低延展性,使钢更脆。

结晶结构可以通过退火恢复。

奥氏体不锈钢是最常见和广为人知的不锈钢类型。它们占不锈钢总产量的70%以上。这些钢含有大约16%到25%的铬和足够的镍和/或锰,使其在从低温区到不锈钢熔点的所有温度下都保持奥氏体结构。奥氏体不锈钢在溶液中也含有氮。虽然镍是制造奥氏体不锈钢最常用的合金元素,但氮也可用来制造奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢比较容易识别,因为它们的非磁性。奥氏体钢是无磁性的,因为奥氏体的面心立方组织是无磁性的。它们具有极高的可成形性和可焊接性,可以成功地应用于从低温到喷气发动机和炽热的熔炉。

奥氏体不锈钢主要分散到以下两个系列中

  • 200系列 - 具有低镍和高氮含量的不锈钢尺寸为200系列。这些是铬 - 镍锰奥氏体不锈钢。通过冷加工,201级可硬化,而等级202是通用不锈钢。降低镍含量和增加锰导致耐腐蚀性弱。
  • 300系列-最常见的奥氏体不锈钢是铁铬镍钢,被广泛称为300系列。在这个系列中,使用最广泛的奥氏体不锈钢是304级,也被称为18/8,因为它含有18%的铬和8%的镍。在这个系列中,第二常见的奥氏体不锈钢是316级,也称为船用不锈钢,主要用于提高其耐腐蚀性能。典型的成分是18%的铬和10%的镍,通常被称为18/10不锈钢,经常用于刀具和高质量的炊具。

除了上述两种系列外,由于高钼含量(> 6%)和氮气添加,还有超级奥氏体不锈钢等级对氯化物点蚀和缝隙腐蚀表现出耐受巨大抵抗力。较高的镍含量可确保比300系列的不锈钢耐压抗腐蚀性腐蚀抗腐蚀性更好。超级奥氏体钢的较高合金含量使它们更昂贵。

直级不锈钢含有最多0.08%的碳。在这些等级中,在规范中不需要最低碳。

“L”等级用于焊接后提供额外的耐腐蚀性。不锈钢等级后的字母'L'表示低碳(如304L)。碳保持在0.03%或以下,以避免碳化物沉淀。钢中的碳,当被称为临界范围(430℃至870℃)沉淀出来时加热到温度下,与铬结合并在晶界上聚集。这剥夺了铬的钢在溶液中并促进与晶界相邻的腐蚀。通过控制碳的量,这是最小化的。对于可焊性,使用“L”等级。然而,'L'等级更昂贵。此外,在高温下碳,赋予巨大的体力。

“H”等级含有最小值0.04%的碳和最大0.10%的碳,并在钢级后的字母'H'指定。“H”等级主要在极端温度下使用,因为较高的碳有助于材料保持极端温度的强度。

奥氏体不锈钢也可分为以下三组。

  • 低铬合金——铬含量低于20%和镍含量低于14%的不锈钢就属于这一类。这些合金的例子是301、304和201级。这是所有生产的不锈钢中最大的一部分。当高强度或高成形性是主要目标时,通常使用这些不锈钢,因为这些不锈钢的较低的,但可定制的,奥氏体稳定性提供了很大范围的加工硬化率和良好的延展性。高合金钢是加工硬化程度较低的不锈钢(例如305级)。通用不锈钢(304级)属于这一类。这类不锈钢具有足够的耐腐蚀性,可用于任何室内或室外环境。这些不锈钢很容易焊接和成形,可以得到许多吸引人的和有用的表面处理。
  • 铬镍合金 - 当物镜是高温氧化抗性时,使用这些不锈钢。这可以通过硅和稀土来增强。如果申请需要高温强度,则可以加入碳,氮,铌和钼。该组中,302b,309,310,347和各种合金等级的不锈钢。
  • 铬,钼,镍和氮气钢 - 当耐腐蚀是主要目标时,使用这些不锈钢。添加诸如硅和铜等元素用于对特定环境的抵抗力。这组不锈钢包括316L,317L和904L,以及许多专有等级。

所有奥氏体不锈钢含有少量铁氧体。传统的奥氏体不锈钢等级可含有Δ铁素体的痕量,以改善可焊性。通常该铁氧体量不足以吸引普通磁体。然而,如果钢中的元素的平衡有利于光谱的铁素体结束,则可以足以引起显着的磁响应的铁氧体的量。此外,某些类型的不锈钢是故意平衡的,以具有大量的铁氧体。

性质和不锈钢

奥氏体不锈钢是非磁性的,并且不会热处理。它们不能通过热处理来硬化。然而,它们可以冷却,以提高硬度,强度和抗应力。解决方案退火(在1000℃至1200℃的范围内加热,然后淬火或快速冷却)恢复不锈钢原始条件,包括去除合金隔离并在冷工作后重新建立延展性。不锈钢可以进行溶液退火。由于溶液退火,在晶界处沉淀(或移动)的碳化物通过退火方法将溶液(分散)浸入溶液(分散)进入金属基质中。使用'L'等级,在焊接后退火是不切实际的。

Austenitic stainless steels can be made soft enough (i.e. with yield strength of around 200 N/sq mm) to be easily formed by the same tools that work with carbon steel, but they can be made incredibly strong by cold work, up to yield strengths of over 2000 N/sq mm. Their austenitic (fcc, face centered cubic) structure is very tough and ductile down to absolute temperature. They also do not lose their strength at elevated temperatures as rapidly as ferritic (bcc, body centered cubic) iron base alloys.

奥氏体等级的不锈钢是最常见的使用等级,主要是因为它们提供了非常可预测的耐腐蚀水平,具有优异的机械性能。耐腐蚀性最小的版本可以承受人们经历的日常环境的正常腐蚀攻击,而最耐腐蚀等级甚至可以承受沸腾的海水。

奥氏体不锈钢具有良好的成形性和可焊性,以及优异的韧性,特别是在低或低温的温度下。奥氏体等级也具有低屈服应力和相对高的拉伸强度。它们具有优异的耐腐蚀性和优异的高温拉伸和蠕变强度。

奥氏体不锈钢材料不是很强的材料。通常,它们的0.2%的证据应力约为250n / sqmm,并且在500和600n / sqmm之间的拉伸强度,显示这些钢具有实质性的工作硬化,这使得工作更加困难,而不是在低碳钢的情况下更困难。然而,奥氏体不锈钢具有非常好的延展性,伸长率在拉伸试验中约为50%。

由于保护表面膜,奥氏体不锈钢对高温氧化也具有高度耐高温,但通常在升高的温度下具有低强度。使用Ti和Nb稳定的那些钢,等级321和347可以热处理,以产生与在蠕变期间产生的位错相互作用的TiC或NbC的细分散体。其中一个最常用的合金是25cr20ni,加入钛或铌,在高达700℃的温度下具有良好的蠕变强度。

奥氏体不锈钢在宽温度范围内是延性,从低温下蠕变蠕变温度。它们不显示脆性骨折。它们的拉伸强度在低温下高。通过冷成型,它们可以对高水平的力量进行硬化。

奥氏体不锈钢耐受循环氧化的耐抗氧化型而不是铁素体等级,因为它们的热膨胀系数更大倾向于使保护氧化物涂层剥落。如果在它们具有耐腐蚀性不足的环境中,它们可以体验压力腐蚀裂纹(SCC)。疲劳耐久极限仅为拉伸强度的约30%(用于铁素体不锈钢的50%-60%)。这与其高热膨胀CO高效相结合,使其特别容易受到热疲劳。然而,通过采取特殊预防措施,可以避免这些限制的风险。

奥氏体不锈钢的凸显特征是,随着铬和钼含量增加以增加特定性质,如果要保留奥氏体结构,则必须添加耐腐蚀性,镍或其他奥氏体稳定剂。

退火状态下的拉伸性质并不令人惊讶地涉及组成。0.2%的屈服强度适用于奥氏体不锈钢。

奥氏体不锈钢具有冶金观点的许多优点。它们的性质包括优异的耐腐蚀性。他们可以努力工作。它们可以很容易地加工和制造紧密公差。它们具有光滑的表面光洁度,可以易于清洁和灭菌。它们是从低温温度的低温耐热的耐热性。

奥氏体不锈钢等级

奥氏体不锈钢被归类为200和300系列,有16%到30%的铬和2%到20%的镍,以提高表面质量,成形性,增加腐蚀和耐磨性。奥氏体不锈钢热处理后不硬化。由于其优良的成形性和耐腐蚀性,这些钢是最受欢迎的不锈钢。所有奥氏体钢在退火状态下都是无磁性的。根据成分的不同,有些奥氏体在冷加工时确实具有磁性。奥氏体用于汽车饰件,炊具,食品饮料设备,加工设备,以及各种工业应用。

不锈钢中的耐腐蚀性主要由铬含量决定。作为一类奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性,并且具有钼添加具有改善的耐咬合性。奥氏体不锈钢中的镍含量有助于降低腐蚀速率,特别是在酸环境中。然而,奥氏体等级易于氯化物应力腐蚀裂化(SCC),并且不推荐用于结合拉伸应力和氯化物存在的服务,即使在中等温度下也是如此。在某些高温曝光之后,包括焊接,较高的碳奥氏体等级可以易于晶间腐蚀。对于需要焊接的应用,建议使用焊接后的热处理或选择低碳或稳定等级,例如304L,316L和321。

304和304L(标准等级):

  • 坦克
  • 腐蚀性液体的储存容器和管道
  • 采矿,化工,低温,食品和饮料,以及制药设备
  • 刀具
  • 建筑学
  • 下沉

309和310(高铬和镍等级):

  • 炉,窑和催化转化器组件

318和316L(高摩尔内容等级):

  • 化学储罐,压力容器和管道

321和316Ti(“稳定”等级):

  • 道上
  • 超级加热器
  • 赔偿者
  • 膨胀波纹管

200系列(低镍等级):

  • 洗碗机和洗衣机
  • 餐具和厨具
  • 内部水箱
  • 室内和非结构架构
  • 食品饮料设备
  • 汽车零件
奥氏体不锈钢的特点

奥氏体钢是非磁性不锈钢,含有高水平的铬和镍和低水平的碳。奥氏体钢的成形性和耐腐蚀性已知,奥氏体钢是最广泛使用的不锈钢等级。

定义特性铁素体钢具有以体为中心的立方(BCC)晶粒结构,但是不锈钢的奥氏体范围由其居高级(FCC)晶体结构限定,该结构在立方体的每个角落处具有一个原子和一个每张脸的中间。当在标准18%的铬合金中加入足够量的镍时,这种晶粒结构形式形成在合金-8至10%中。

除了非磁性的外,奥氏体不锈钢不能进行热处理。然而,它们可以冷却,以提高硬度,强度和抗应力阻力。将加热至1045°C的解决方案,然后淬火或快速冷却将恢复合金的原始条件,包括去除合金偏析并在冷工作后重新建立延展性。

镍基奥氏体钢被归类为300系列。其中最常见的是304级,它通常含有18%的铬和8%的镍。

八分之八是可以加入含有18%铬的不锈钢的最小镍量,以便将所有铁氧体完全转化为奥氏体。钼也可以添加到316级约2%的水平,以提高耐腐蚀性。

虽然镍是制造奥氏体钢最常用的合金元素,但氮提供了另一种可能性。低镍和高氮的不锈钢被归类为200系列。然而,由于它是一种气体,在产生有害影响之前,只可以添加少量的氮,包括氮化物的形成和气体孔隙,从而削弱合金。

加入锰,也是奥氏体前者,结合包含氮气允许更大量的加入气体。结果,这两种元素以及铜 - 这也具有奥氏体形成性能 - 通常用于更换200系列不锈钢中的镍。

200系列——也被称为铬锰(CrMn)不锈钢——是在20世纪40年代和50年代镍供应短缺和价格高的时候开发出来的。它现在被认为是300系列不锈钢的成本效益替代品,可以提供一个额外的好处,提高屈服强度。

直级奥氏体不锈钢的最大碳含量为0.08%。低碳等级或“L”等级含有0.03%的最大碳含量,以避免碳化物沉淀。

奥氏体钢在退火条件下是非磁性的,尽管在冷的工作时它们可以变得微磁性。它们具有良好的可成形性和可焊性,以及优异的韧性,特别是在低或低温温度下。奥氏体等级也具有低屈服应力和相对高的拉伸强度。

虽然奥氏体钢比铁素体不锈钢更昂贵,但它们通常更耐用,并且耐腐蚀。

奥氏体不锈钢的用途

镍稳定这些钢的奥氏体结构限制了它们的广泛使用,因为镍增加了这些不锈钢的成本。

其他钢可以以较低的成本提供类似的性能,并且在某些应用中优选,例如ASTM A387用于压力容器,但是铬含量为0.5%至9%的低合金碳钢。低碳版本,例如316L或304L,用于避免焊接引起的腐蚀问题。316LVM是优选的,其中需要生物相容性(例如体植入物和穿孔)。

奥氏体等级的不锈钢是最常用的等级,主要是因为它们提供了具有优异的机械性能的非常可预测的耐腐蚀性水平。明智地使用它们可以保存产品的设计师大量成本。这些钢材是用户友好的金属合金,具有比许多其他材料低的完全制造的产品的生命周期成本。

奥氏体不锈钢是常用于不锈钢应用的钢材。奥氏体不锈钢的一些应用包括以下内容。

  • 厨房的水池
  • 屋顶和包层等建筑应用
  • 室内装饰
  • 屋顶和排水沟
  • 门和窗户
  • 厨房用具、刀叉及炊具
  • 长凳和食品准备领域
  • 食品加工设备
  • 换热器
  • 烤箱和炉子
  • 化学罐

超级奥氏体不锈钢

超级奥氏体不锈钢含有高水平的铬和镍,以及添加的钼和氮。其结果是一系列的奥氏体,比传统的300系列不锈钢更强,并具有优越的抗点蚀,缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂。

超级奥氏体不锈钢被定义为Cr-Ni不锈钢,具有蚀性等值数(PREN = [Cr] + 3.3 [Mo] + 16 [n])≥40%。它对含有CL-的高腐蚀性介质的CR-Ni奥氏体不锈钢具有更好的氯化物点蚀和缝隙腐蚀的抵抗力。

成绩:

特征:

规格:

可加工性

工作硬化产生硬表面和硬屑,又导致凹口磨损。它还产生粘附性并产生内置边缘(Bue)。它的相对加工性为60%。硬化条件可以从边缘撕裂涂层和基材材料,导致碎裂和表面光洁度。奥氏体产生坚韧,长,连续的芯片,这难以破裂。添加S提高了可加工性,但导致耐腐蚀性降低。


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