不(bù)鏽鋼金(jīn)相(xiàng)組織及尺度先容

前言
不(bù)鏽鋼通常是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液或其他(tā)(tā)侵蝕介質中(zhōng)具有良好的化(huà)(huà)學不(bù)亂性的高合金(jīn)鋼。根據GB/T 13304.2-2008[1]《鋼的分類》以及國(guó)際上通用方法，按金(jīn)相(xiàng)組織劃分将不(bù)鏽鋼劃分為5類，即鐵(tiě)素體(tǐ)不(bù)鏽鋼、馬氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼、奧氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼、奧氏體(tǐ)-鐵(tiě)素體(tǐ)雙相(xiàng)不(bù)鏽鋼和沉澱硬化(huà)(huà)不(bù)鏽鋼等。不(bù)鏽鋼不(bù)僅具有良好的耐侵蝕性、氧化(huà)(huà)機能、通常還具有優異的力學機能（如強度、韌性）、物理機能（磁機能、彈性）和工(gōng)藝機能（鍛造、壓力加工(gōng)、熱(rè)處理、焊接），因而在化(huà)(huà)工(gōng)、能源、機械、輕工(gōng)等行業(yè)得(de)到廣泛應用。
 
1. 各類不(bù)鏽鋼的金(jīn)相(xiàng)組織
1.1 鐵(tiě)素體(tǐ)不(bù)鏽鋼
基體(tǐ)以體(tǐ)心立方晶體(tǐ)結構的鐵(tiě)素體(tǐ)組織（α相(xiàng)）為主，有磁性，一(yī)般不(bù)能通過熱(rè)處理硬化(huà)(huà)，但冷加工(gōng)使其稍微(wēi)強化(huà)(huà)的不(bù)鏽鋼。含Cr：11~30%，尚可含少(shǎo)量的Mo、Nb、Ti，基本上不(bù)含Ni，強度較高，耐氯化(huà)(huà)物應力侵蝕、點蝕、縫隙侵蝕等機能優良，但對晶界侵蝕敏感，低(dī)溫韌性較差。主要鋼号有06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等。這類鋼經900℃保溫并空冷後顯微(wēi)組織為：鐵(tiě)素體(tǐ)級沿軋制(zhì)方向分布的碳化(huà)(huà)物；經1200℃加熱(rè)并水淬後的顯微(wēi)組織為δ鐵(tiě)素體(tǐ)+低(dī)碳馬氏體(tǐ)。

 
圖2. 1Cr17鋼淬火後組織為鐵(tiě)素體(tǐ)＋低(dī)碳馬氏體(tǐ)
1.2 馬氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼
基體(tǐ)為馬氏體(tǐ)組織，有磁性，通過熱(rè)處理可調整其力學機能的不(bù)鏽鋼。馬氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼在高溫狀态的組織為奧氏體(tǐ)，經由淬火後，奧氏體(tǐ)轉變為馬氏體(tǐ)，故稱其為馬氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼。馬氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼最常見(jiàn)的鋼号有12Cr12，20Cr13，30Cr13，40Cr13等，它們含碳量較高，淬火後得(de)到馬氏體(tǐ)組織；有較高的強度、硬度、耐磨性；通過熱(rè)處理可得(de)到所要求的機能；切削加工(gōng)機能較好。焊接機能差。

圖4. 10Cr13，650 ℃回火，組織為回火索氏體(tǐ)＋鐵(tiě)素體(tǐ)
1.3 奧氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼
基體(tǐ)以面心立方晶體(tǐ)結構的奧氏體(tǐ)組織（γ相(xiàng)）為主，無磁性，主要通過冷加工(gōng)使其強化(huà)(huà)的不(bù)鏽鋼。奧氏體(tǐ)不(bù)鏽鋼一(yī)般含Cr 16%~25%含Ni 7%~20%适當熱(rè)處理後，室溫下(xià)為單一(yī)的A組織。常見(jiàn)的鋼号有12Cr18Ni9，06Cr18Ni11Ti，06Cr19Ni10，304(18-8)，316等有良好的塑性、韌性和耐蝕性，應用很(hěn)廣泛。

圖5. 304，組織為單一(yī)的奧氏體(tǐ)
1.4 奧氏體(tǐ)-鐵(tiě)素體(tǐ)雙相(xiàng)不(bù)鏽鋼
基體(tǐ)兼有奧氏體(tǐ)和鐵(tiě)素體(tǐ)兩相(xiàng)組織，有磁性，可通過冷加工(gōng)使其強化(huà)(huà)的不(bù)鏽鋼。典型鋼種有022Cr22Ni5Mo3N，022Cr26Ni7Mo3N等。國(guó)家尺度中(zhōng)對其金(jīn)相(xiàng)含量檢修的方法有GB/T 13305-2008[2]《不(bù)鏽鋼中(zhōng)α－相(xiàng)面積含量金(jīn)相(xiàng)測定法》。

圖6. 鐵(tiě)氰化(huà)(huà)鉀、氫氧化(huà)(huà)鉀水溶液腐蝕，組織為白色的奧氏體(tǐ)和灰玄色(實為棕色)的鐵(tiě)素體(tǐ)，鐵(tiě)素體(tǐ)的體(tǐ)積分數約占50%
1.5 沉澱硬化(huà)(huà)不(bù)鏽鋼
基體(tǐ)為奧氏體(tǐ)或馬氏體(tǐ)組織，并能通過沉澱硬化(huà)(huà)（又稱時效硬化(huà)(huà)）使其強化(huà)(huà)的不(bù)鏽鋼。沉澱硬化(huà)(huà)不(bù)鏽鋼固溶後為馬氏體(tǐ)或半奧氏體(tǐ)組織，終極沉澱析出馬氏體(tǐ)組織；有很(hěn)高的強度；耐平均侵蝕能力優于馬氏體(tǐ)型鋼；成型和焊接機能良好。典型的鋼種有05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、05Cr15Ni7Mo2Al等。

 
圖7. 基本成分為Cr：14～17％，Ni≤7％及少(shǎo)量钼、鋁、銅等， 固溶處理後組織為奧氏體(tǐ)＋少(shǎo)量鐵(tiě)素體(tǐ)
2. 不(bù)鏽鋼的金(jīn)相(xiàng)檢修
2.1 不(bù)鏽鋼的低(dī)倍組織及缺陷的試驗方法
可以根據GB/T 226-1991[3]《鋼的低(dī)倍組織及缺陷酸蝕試驗法》進行。浸濕一(yī)般用熱(rè)蝕法，即将試樣在HCl水溶液中(zhōng)浸泡，然後在流水頂用刷子洗刷幹淨表面的侵蝕産物。此外還可采用HNO3和HF水溶液或HCl和HNO3水溶液中(zhōng)熱(rè)蝕。
低(dī)倍組織的評定可以參照(zhào)GB/T 1979-2001[4] 《結構鋼低(dī)倍組織缺陷評級圖》尺度進行。另外尺度GB/T1220-2007《不(bù)鏽鋼棒》中(zhōng)劃定，鋼棒的橫截面酸浸低(dī)倍或斷面試樣上不(bù)得(de)有肉眼可見(jiàn)的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點。對較高級鋼棒，其一(yī)般松散、中(zhōng)央松散、偏析均不(bù)得(de)超過二級；對普通鋼棒，其上述級别均不(bù)得(de)超過三級。

 
圖8. 12Cr18Ni9鋼1050℃固溶;王水甘油溶液腐蝕;平均等軸的A組織,晶內(nèi)有孿晶 圖9. 12Cr18Ni9鋼1050℃固溶+650℃敏化(huà)(huà);10%草酸水溶液電解,硫酸硫酸銅侵蝕傾向試驗發現沿晶侵蝕
 
結束語
跟著(zhe)不(bù)鏽鋼的應用越來越廣泛，通過金(jīn)相(xiàng)檢修等手段，來判斷不(bù)鏽鋼的工(gōng)藝機能、力學機能、耐侵蝕機能等能否知足應用要求已經變得(de)越來越重要。

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