2.鐵素體型不銹鋼
鐵素型不銹鋼在碳和氮的含量極少時，無論在高溫下還是在室溫下均為鐵素體單相。當碳和氮的含量增加時就會在高溫下生成r相，可通過回火處理析出碳化物和氮化物而變?yōu)殍F素體單相。據(jù)有關(guān)資料介紹。在600-900℃回火時大部分碳和氮將析出。
高鉻鐵素體型不銹鋼在經(jīng)高溫加熱后會產(chǎn)生各種脆化現(xiàn)象。這些現(xiàn)象與其金屬組織有關(guān)，如σ相脆化、475℃脆性和高溫脆性。
σ相脆化：在Fe-Cr二元系合金中，在鉻含量為46at%-53at%的很窄范圍內(nèi)產(chǎn)生，是非磁性和硬的相。當鉻含量大于25%和加熱溫度高于600℃時即可在較短時間內(nèi)產(chǎn)生。當鋼中含有硅、錳、鎳和鉬等元素時，其產(chǎn)生范圍加寬。鉻、硅和鋁對σ相也有一定的影響。隨鉻的增加TTT曲線向短時間方向擴展。硅雖有明顯的析出促進作用但鋁卻予以抑制。在冷加工中，可在很短時間內(nèi)便產(chǎn)生σ相析出。一旦發(fā)生σ相脆化的鋼，可加熱至850-900℃使析出的σ相固溶，然后再進行急冷就可消除脆性和恢復(fù)韌性。
475℃脆性：是將鐵素體鋼在400-500℃長時間加熱時出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象。475℃脆性產(chǎn)生與σ相脆化產(chǎn)生相比較，首先是產(chǎn)生溫度范圍不同，其次是475℃脆性較σ相脆化在更短的時間內(nèi)產(chǎn)生。能夠減輕475℃脆性的合金添加元素還沒有發(fā)現(xiàn)。對發(fā)生475℃脆性的鋼在600℃進行短時間處理即可消除脆性和恢復(fù)韌性。
高溫脆性：當高鉻鐵素體型不銹鋼從900-1000℃的高溫急冷時，隨著晶粒的粗化和碳化物向晶界凝集發(fā)生明顯脆化。鉻含量越高，脆化的程度越大。破壞現(xiàn)象與475℃脆性相象。由于晶粒粗化，因此在進行深沖、彎曲等冷加工時表面易發(fā)生粗糙等缺陷。又因為晶界上析出碳化物因此晶間腐蝕敏感性增加。為避免該缺陷的產(chǎn)生同，需從高溫緩冷至800℃左右，或650-800℃短時間的退火。
3.奧氏體型不銹鋼
從Fe-Cr-Ni三元系平衡相圖的分析中可知，當70%Fe等濃度斷面中鎳含量為10%時，該合金在800-1000℃下為r單相。具代表性的Cr18-Ni8鋼由于存在碳、氮等奧氏體穩(wěn)定化元素，因此室溫下即為r單相。其中氮較碳有約兩倍的固溶度，因而含氮量為0.1%-0.3%的高強度不銹鋼己得到了應(yīng)用。
目前己明確碳、氮、鈷、錳和銅等元素是奧氏體穩(wěn)定化元素，鋁、釩、鉬、硅和鎢等元素是鐵素體穩(wěn)定化元素。
作為固相內(nèi)的平衡相，除α相、r相以外還有金屬間化合物σ相。碳、氮和鎳等奧氏體穩(wěn)定化元素抑制σ相的生成，但錳與鉬、硅、鈦、鈮、鋯、釩和鋁等鐵素體穩(wěn)定化元素促進σ相的生成。除此以外在奧氏體型不銹鋼中由于添加不同的元素，還有可能生成拉弗斯（Laves）相或x相等金屬間化合物。其析出的反應(yīng)是隨合金組成、時效溫度及制造合金時的加工和熱處理條件來決定的，是一個非常復(fù)雜的變化。
在鋼中添加鉻、鎳、錳、碳和氮等元素時，馬氏體相變初始溫度Ms幾乎與這些合金元素的添加成比例降低，在常溫下也可保持r相。奧氏體不銹鋼就是其具代表性的合金之一。
雖說為使奧體型不銹鋼的r相穩(wěn)定添加了大量的錳或鎳，但實際上r相往往并非穩(wěn)定而是處于亞穩(wěn)定態(tài)。從熱力學角度來看可以說α相到是穩(wěn)定的。一般稱這些奧氏體相為亞穩(wěn)定奧氏體相。當對亞穩(wěn)定奧氏體相冷卻至極低溫或室溫下進行加工時，其中的部分或全部亞穩(wěn)定奧氏體相將發(fā)生馬氏體相變。
通過對奧氏體型不銹鋼進行冷卻或加工得到的馬氏體中除有α’相外還有ε相。該相具有hcp結(jié)構(gòu).且有0.7%左右的收縮，是非磁性的，容易發(fā)生加工誘發(fā)相變。ε相是當Cr：Ni為5：3且Cr+Ni定為24%時生成的。由于面心立方結(jié)構(gòu)的（111）面的每兩個原子面上發(fā)生堆垛缺陷時將成為ε馬氏體結(jié)構(gòu)，因此ε相的生成和堆垛缺陷有著密切的關(guān)系。
奧氏體型不銹鋼的馬氏體相變中一個重要的問題是，一旦發(fā)生馬氏體相變后經(jīng)再加熱進行恢復(fù)的問題。對于Cr18-Ni8鋼主要發(fā)生擴散型的逆相變，而象Cr16-Ni10鋼則發(fā)生剪切的逆相變。后者的鉻含量較前者低，鎳含量較前者高。
從金相組織上來看，奧氏體型不銹鋼是相對穩(wěn)定的，其中碳化物的析出與其耐蝕性能、高溫強度以及韌性等主要性能密切相關(guān)。在通常作為固溶熱處理溫度1000℃附近，碳的固溶量可達到最高，但當溫度低于800℃時固溶量急劇下降而產(chǎn)生碳化物。所以進行固溶化處理或焊接后如果冷卻速度過慢，在晶界上會產(chǎn)生碳化物，成為晶間腐蝕的原因。鋼中的碳有活性隨鎳含量的增加而增加，隨鉻含量的增加而減少。也就是說鎳的增加使碳的固溶量減少，鉻的增加使碳的固溶量增加。另外在晶界還析出鉻碳化物，合金添加元素有時也生成相應(yīng)的碳化物。
4.雙相不銹鋼
通常進行不同的鉻含量和鎳當量的組合可以得到鐵素體（α相或δ相）和奧氏體（r相）的雙相組織。如果以鉻含量的多少來進行分類的話，可分類為18%Cr系、22%Cr系、25%Cr系和28%Cr系。同時為確保r相的量需添加4%-11%的鎳，為提高其耐蝕性需添加不多于4%的鉬。在最終經(jīng)1050-1100℃固溶處理后，在α相基體中分散有不多于50%的r相。在400-1000℃下進一步進行時效時，生成金屬間化合物、碳化物以及氮化物等各種析出物。
在雙相組織中，鉻、鉬和硅等鐵素體穩(wěn)定元素濃縮在α相中。而鎳、錳、碳和氮等奧氏體穩(wěn)定元素濃縮在r中。在時效過程中最有影響的是σ相，可造成σ相脆化。另外時效還可產(chǎn)生M23C6，也和鐵素體型不銹鋼一樣發(fā)生475℃脆性。
5.沉淀硬化型不銹鋼
沉淀硬化型不銹鋼是除具備不銹鋼特有的耐蝕性外，還可通過進行時效處理實現(xiàn)沉淀硬化的高強度不銹鋼，根據(jù)基體的金屬組織情況，即根據(jù)鉻當量和鎳當量之間的平衡情況，沉淀硬化型不銹鋼可分為馬氏體系沉淀硬化型不銹鋼、半奧氏體系沉淀硬化型不銹鋼、奧氏體—鐵素體系沉淀硬化型不銹鋼、奧氏體系沉淀型不銹鋼和鐵素體系沉淀硬化型不銹鋼。
馬氏體系沉淀硬化型不銹鋼，鉻和鎳的含量少且鉻含量和鎳含量低。由于馬氏體相變結(jié)束溫度高于室溫，因此固溶化處理奧氏體相冷卻過程發(fā)生馬氏體相變，在室溫下為馬氏體組織。
半奧氏體系沉淀硬化型不銹鋼，比前者鉻含量和鎳含量高，Ms點接近室溫。固溶處理后形成亞穩(wěn)定r相，經(jīng)冷加工或低溫處理，低溫退火處理可以發(fā)生馬氏體相變。單獨和復(fù)合添加有鋁、鈦和鉬等沉淀硬化元素，經(jīng)在450-550℃
時效處理產(chǎn)生α’相和η相實現(xiàn)硬化。
奧氏體系沉淀硬化型不銹鋼，含有較多的奧氏體穩(wěn)定化和鐵素體穩(wěn)定化元素，鎳當量高且Ms點在室溫以下。在固溶處理狀態(tài)下為r單相組織。作為沉淀硬化元素添加的有碳、磷、氮、鈦、鋁、鈮和釩等元素，經(jīng)比其他系鋼高的溫度時效處理后析出碳化物、氮化物、磷化物或η相和r’相等。
鐵素體系沉淀硬化型不銹鋼，只含少量的鎳等奧氏體穩(wěn)定化元素，含較多的鉻、硅和鉬等鐵素體穩(wěn)定化元素，因而在固溶化狀態(tài)下即呈鐵素體組織。對其通過添加硅和鎳來促進沉淀硬化。時效溫度為550-600℃。
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