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(精华文档)马氏体不锈钢生产技术工艺流程
第
!
篇
马氏体不锈钢生产技术工艺流程
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第
!
章
概 述
马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火回火)对其性能进行调整的
不锈钢,通俗地讲,是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具
备两个基本条件:其一,在平衡相图中必须有奥氏体相区存在;第二,要使
合金形成耐腐蚀的钝化膜,铬含量必须在 !# $ 以上。根据钢中合金元素的
差别,可将马氏体不锈钢区分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢两大类
型。对于马氏体铬镍不锈钢又可分为低碳、中碳和高碳三种类型。对于马氏
体铬镍不锈钢又可分为普通马氏体铬镍不锈钢、沉淀硬化不锈钢和马氏体时
效不锈钢。
本章将对马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢予以分别叙述。
— ! # —
第! 章 概 述
第一节 马氏体铬不锈钢的相图和相
马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铬、铁和碳。铁—铬系二元相图(见
图! # #)是设计马氏体铬不锈钢的依据。马氏体铬不锈钢的合金成分处
于铁一铬系相图的富铁部分,如图! # $ 所示。为了得到可淬火相变的马
氏体铬不锈钢,铬的添加是受限制的。正如图! # $ 所示出那样,对于纯
图! # # % ’( 系二元相图
图! # $ % ’( 系相图的富铁部分
铁而言,由体心方结构
!
相向面心立方结构
相转变的起始温度为 )#*+,
即,
-
温度,随温度升高约在 #.**+,
相又变成体心立方结构,即 ,
.
温
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第五篇 马氏体不锈钢生产技术工艺流程
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度。当添加合金元素铬时,使稳定的面心立方
!
相区(奥氏体)变小。随铬
含量增加,!
温度急剧下降,而!
#
温度开始亦随铬量的增加而下降,但当
铬含量$ %时,!
#
温度则随铬量增加而显著上升,大约当铬含量达 ’#
时,铁—铬系二元相图中的
!
相区封闭,即不存在面心立方的
!
相结构,此
类合金成为单相的铁素体合金,在任何温度都不可能通过热处理使之产生马
氏体相变。不锈钢要求具有良好的不锈性,其最低铬含量约为 ’(,为了
能得到稳定的奥氏体相区,必须向铁—铬二元合金中加入奥氏体形成元素以
便扩大
!
相区,对于马氏体铬不锈钢,碳和氮是有效的元素,图) * ’ * # 示
出了碳和氮对铁—铬二元系的
!
+
!
,
相界的影响。由图) * ’ * # 可知,碳
和氮使铁—铬二元合金的
!
和
+
!
相界向右移动,即向高铬方向移动。这
图) * ’ * # 碳和氮对-. * /0 系相图
#
+
!
,
相界的影响
一作用,使含 /0
!
’(的合金既具有不锈性,又能够通过淬火进行强化。
在给定的碳含量情况下,合金中的铬含量是受到限制的,如果铬超过一定含
量,就将形成单相铁素体而不能进行淬火。因此,在马氏体铬不锈钢中,除
铬外,碳是另一个最重要的必备元素。事实上,马氏体铬不锈钢是一类铁—
铬—碳三元合金。图) * ’ * 至图) * ’ * 1 为铁—铬—碳系不同碳含量的垂
直截面相图。图) * ’ * 2 为铁—铬—碳系不同铬含量垂直截面相图。
这些相图表明,作为马氏体铬不锈钢的铬含量受到一定限制,含铬量超
过(%时,无论含碳量如何均不能得到奥氏体组织,即不可能得到淬火马
氏体组织。铬的加入还使共析点向左即低碳方向移动,共析温度向高温方向
移动。这点对确定钢的热处理工艺十分重要(将在后面部分进一步讨论)。
根据铁—铬—碳系相图可以看出,在马氏体铬不锈钢中存在着
$
铁素体相,
铁系体相,
!
相和碳化物相。这些相的数量以及碳化物相的类型,与合金
— ! # —
第’ 章 概 述
图! # $ % ’( ’ 系含碳)* )!+的垂直截面相图
图! # ! % ’( ’ 系含碳)* #)+的垂直截面相图
元素含量和热处理制度有关。
工业用马氏体铬不锈钢,不是单纯的铁—铬—碳合金,尚含有其他元
素,钢的最终组织由这些元素相互作用所决定,可以按各元素形成
!
相和
相的能力,将其分别换算成镍和铬当量,利用图! # #) 确定钢的组织。
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图! # $ % ’( ’ 系含碳)* +),的垂直截面相图
图! # - % ’( ’ 系含碳#* ),的垂直截面相图
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第# 章 概 述
图! # $ % ’( ’ 系含碳#) *+的垂直截面相图
图! # , % ’( ’ 系不同铬含量的垂直截面相图
(-)#.+’(;(/)#$+’(
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图! # #$ 不锈钢组织图
(%
当量
’ (% ) (*+
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