机械工程材料:不锈钢

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    不锈钢是铬含量不少於12％的耐腐蚀钢﹐是不锈耐酸钢的简称。钢中的铬与腐蚀介质中的氧作用﹐在钢的表面形成一层很薄的氧化膜﹐称为自钝化膜﹐使钢在空气﹑水和酸﹑硷﹑盐中很耐腐蚀。钢中除铬以外﹐还可加入镍﹑鉬﹑铜﹑鈦等合金元素﹐使其具有更好的耐蚀性﹑工艺性或机械性能等。不锈钢一般分为铬不锈钢﹑铬镍不锈钢和高强度不锈钢3类。   
    铬不锈钢 含铬量在12～30％之间。最早於1912年由英国的H.布里尔利製成。按室温下的组织结构﹐铬不锈钢又分为铁素体不锈钢和马氏体不锈钢两类。铁素体不锈钢含碳量较低﹐不能热处理强化﹐强度低﹐可焊性差﹐如0Cr13﹑0Cr17Ni等﹐主要用於製作硝酸工业﹑人造纤维和食品工业的设备。碳﹑氮总含量在0.02％以下的超纯铁素体不锈钢﹐如00Cr27Mo钢等有更好的耐蚀性和工艺性能。马氏体不锈钢含碳量较高﹐经淬火热处理后能获得很高的强度和硬度﹐但耐蚀性较差﹐如1Cr13﹑4Cr13﹑9Cr18MoV钢等﹐多用於製造承受高载荷的汽轮机叶片﹑螺栓以及要求高硬度的阀片﹑刀具和轴承等。   
    铬镍不锈钢 含铬12～30％﹑镍 6～12％和少量其他元素。这种钢的含碳量极低﹐室温时呈奥氏体或奥氏体加铁素体组织。它比铬不锈钢具有更好的耐蚀性﹑可焊性和成型性。最早的铬镍不锈钢於1912年由德国的B.施特劳斯和 E.茅雷尔製成。现代最常用的是含铬 18％﹑镍8%的18-8型不锈钢。这种不锈钢屈服强度低﹐不能热处理强化。但加工强化倾向大﹐通过冷加工可获得高强度的线材和带材。常用钢种如0Cr18Ni9﹑0Cr17Ni13Mo2等﹐多用於製作化工容器﹑设备衬裡﹑输送管道﹑医疗器械和仪錶等。加入铜和鉬的不锈钢﹐如0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等在稀硫酸﹑磷酸等非氧化性介质中有较好的耐蚀性。含碳量在0.03％以下的超低碳镍铬奥氏体不锈钢如00Cr18Ni10﹑00Cr17Ni13Mo2﹐含鈦的铬镍奥氏体不锈钢如0Cr18Ni9Ti等有较好的抗晶间腐蚀能力。含锰﹑氮的铬镍奥氏体不锈钢﹐如1Cr18Mn8Ni5N和0Cr18Ni9N等﹐有较高的屈服强度。   
    高强度不锈钢 分马氏体不锈钢和沉淀强化不锈钢两类。马氏体不锈钢属铬不锈钢。沉淀强化不锈钢是含有适量的铜﹑铝﹑鈦等合金元素的铬镍不锈钢﹐经固溶热处理后呈奥氏体﹑半奥氏体或马氏体组织﹐再经时效热处理后﹐钢内进一步析出弥散的强化相﹐使钢具有很高的强度()≧1000兆帕)﹐并保持较好的韧性和耐蚀性﹐如0Cr17Ni26A12MoVTi﹑0Cr17Ni7Al和0Cr17Ni4Cu4Nb钢等﹐常用於製作耐腐蚀高压容器﹑高载荷零部件﹑飞行器蒙皮和弹簧等。另外﹐相变诱发塑性不锈钢(TRIP)是现代新发展的不锈钢﹐具有更高的强度﹐也有较好的耐蚀性。