碳、铬和镍对不锈钢锻件的作用

2019-10-10 16:10:35 山西中信重工 14

碳在不锈钢锻件中的作用主要有两方面:一方面,碳和铬的亲和力很强,它与铬能形成一系列的复杂碳化物。钢中的碳含量越高,形成的碳化铬就越多。在不锈钢的锻造过程中当w(Cr)< 10%时,主要是渗碳体型碳化物(Fe、Cr)3C;在高铬钢中则形成复杂的碳化物 (Cr、Fe)7C3或(Cr、Fe)23C6。这样,固溶体中的铬含量就减少了,钢的耐蚀性也就降低了。钢中的碳含量越髙,其耐蚀性就越低。对于不锈钢锻件来说,耐蚀性是其主要要求,因此不锈钢中碳含量一般要求很低,大多数仅为0.10%〜0.20% (质量分数),一般不超过0.4% (质量分数)。另一方面,不锈钢锻件的强度随钢中碳含量的增加而提高。在一些要求不锈钢锻件具有高的硬度和耐磨性的场合;如不锈钢材质的滚动轴承、弹簧、模具和刃具就要求具有高的硬度和强度,所以在马氏体不锈钢中,为了产生马氏体相变,钢中碳含量一般在0.1%〜1.0% (质量分数)间变动。 随着钢中碳含量的增加,淬火后钢的硬度随之提高,耐磨性相应提高,同时钢的强度也得到提高,而塑性则相应降低,耐蚀性也下降。为此,就必须相应地提高钢中的铬含量,生产如9Cr18、85Crl7及90Crl8MoV等不锈钢。

产品锻造

镍是形成奥氏体的合金元素,但是镍的作用只有与铬配合才能充分表现出来。 如果单纯使用镍,在低碳镍钢中要获得纯奥氏体单相组织,镍含量就需要高达24% (质量分数)以上,事实上镍含量需要达到27% (质量分数)时,才能显著地提高不锈钢锻件的耐蚀性,所以在不锈钢锻件中没有单独以镍作为合金元素的。当镍和铬配合时,镍提高钢的耐蚀作用就能显著地表现出来,如向铁素体不锈钢锻件中加入少量镍,即可使金相组织由单相铁素体组织转变为奥氏体-铁素体双相组织,这样就可以通过热处理来提高其强度。进一步增加镍量,则可变为单相的奥氏体,这就是广泛应用的18-8型铬镍奥氏体不锈钢,它具有高的耐蚀性和良好的形变、焊接性,并且没有磁性。

产品拼图

镍在纯α-Fe中的最大溶解度为25%〜30% ,当含有高碳时仍能留在铁素体中,借固溶效应对未硬化的钢进行强化。镍能扩大钝化范围,提高耐蚀性,尤其在非氧化性介质(如稀硫酸)中。镍的碳化物形成倾向比铁弱一些,能促进石墨化,并微弱地增大钢的淬透性,对激冷不敏感的钢有用。在中碳与高碳钢中含有有效含量时,淬火后倾向于保留奥氏体。