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材质:316L
(1)马氏体型不锈钢
马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性,因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。
马氏体型不锈钢从大的方面来区分,属于铁-铬-碳系不锈钢。进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。
马氏体铬系不锈钢在淬火-回火条件下,增加铬的含量可使铁素体含量增加,因而会降低硬度和抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下,当铬含量增加时硬度有所提高,而延伸率略有下降。在铬含量一定的条件下,碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加,而塑性降低。添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。在进行低温淬火后,钼的添加效果十分明显。含量通常少于1%。
在马氏体铬镍系不锈钢中,含一定量的镍可降低钢中的δ铁素体含量,使钢得到硬度值。
马氏体型不锈钢的化学成分特征是,在0.1%-1.0%C,12%-27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒、和铌等元素。由于组织结构为体心立方结构,因而在高温下强度急剧下降。而在600℃以下,高温强度在各类不锈钢中,蠕变强度也。
(2)铁素体型不锈钢
据研究结果,当铬含量小于25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成,因而随铬含量的增加其强度下降;高于25%时由于合金的固溶强化作用,强度略有提高。钼含量的增加可使其更易获得铁素体组织,可促进α
’相、б相和x相的析出,并经固溶强化后其强度提高。但同时也提高了缺口性,从而使韧性降低。钼提高铁素体型不锈钢强度的作用大于铬的作用。
铁素体型不锈钢的化学成分的特征是含11%-30%Cr,其中添加铌和钛。其高温强度在各类不锈钢中是的,但对热疲劳的抗力。
(3)奥氏体型不锈钢
奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后,由于其固溶强化作用使强度得到提高。
奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素。由于其组织为面心立方结构,因而在高温下有高的强度和蠕变强度。还由于线膨胀系数大,因此比铁素体型不锈钢热疲劳强度差。
(4)双相不锈钢
对铬含量约为25%的双相不锈钢的力学性能研究表明,在α+r双相区内镍含量增加时r相也增加。当钢中的铬含量为5%时,钢的屈服强度达到值;当镍含量为10%时,钢的强度达到值。
(1)高温裂纹:在这里所说的高温裂纹是指与焊接有关的裂纹。高温裂纹可大致分为凝固裂纹、显微裂纹、HAZ(热影响区)的裂纹和再加热裂纹等。
(2)低温裂纹:在马氏体型不锈钢和部分具有马氏体组织的铁素体型不锈钢中有时会发生低温裂纹。由于其产生的主要原因是氢扩散、焊接接头的约束程度以及其中的硬化组织,所以解决方法主要是在焊接过程中減少氢的扩散,适宜地进行预热和焊后热处理以及减轻约束程度。
(3)焊接接头的韧性:在奥氏体型不锈钢中为减轻高温裂纹性,在成分设计上通常使其中残存有5%-10%的铁素体。但这些铁素体的存在导致了低温韧性的下降。在双相不锈钢进行焊接时,焊接接头区域的奥氏体量减少而对韧性产生影响。另外随着其中铁素体的增加,其韧性值的显著下降的趋势。
己证实高纯铁素体型不锈钢的焊接接头的韧性显著下降的原因是由于混入了碳、氮和氧的缘故。其中一些钢的焊接接头中的氧含量增加后生成了氧化物型夹杂,这些夹杂物成为裂纹发生源或裂纹传播的途径使得韧性下降。而有一些钢则是由于在保护气体中混入了空气,其中的氮含量增加在基体解理面{100}面上产生板条状Cr2N,基体变硬而使得韧性下降。
(4)б相脆化:奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢和双相不锈钢易发生б相脆化。由于组织中析出了百分之几的相,韧性显著下降。б相一般是在600-900℃范围内析出,尤其在750℃左右最易析出,作为防止б相产生的预防性措施,奥氏体型不锈钢中应尽量减少铁素体的含量。
(5)475℃脆化:在475℃附近(370-540℃)长时间保温时,使Fe-Cr合金分解为低铬浓度的a固溶体和高铬浓度的a’固溶体中铬浓度大于75%时形变由滑移变形转变为孪晶变形,从而发生475℃脆化。