贵龙阀门-不锈钢的金相组织

一．不锈钢金相组织检测标准

1. 各类不锈钢的金相组织

1.1 铁素体不锈钢

基体以体心立方晶体结构的铁素体组织（α相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工使其轻微强化的不锈钢。含Cr：11~30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，基本上不含Ni，强度较高，耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等性能优良，但对晶界腐蚀敏感，低温韧性较差。主要钢号有06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等。这类钢经900℃保温并空冷后显微组织为：铁素体级沿轧制方向分布的碳化物；经1200℃加热并水淬后的显微组织为δ铁素体+低碳马氏体。

图1. 1Cr17钢加热到900℃后空冷的组织为铁素体＋沿轧制方向分布碳化物

 图2. 1Cr17钢淬火后组织为铁素体＋低碳马氏体

1.2 马氏体不锈钢

基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。马氏体不锈钢在高温状态的组织为奥氏体，经过淬火后，奥氏体转变为马氏体，故称其为马氏体不锈钢。马氏体不锈钢最常见的钢号有12Cr12，20Cr13，30Cr13，40Cr13等，它们含碳量较高，淬火后得到马氏体组织；有较高的强度、硬度、耐磨性；通过热处理可得到所要求的性能；切削加工性能较好。焊接性能差。

图3. 10Cr13淬火温度：1000℃ ～1050℃，组织为马氏体＋少量δ铁素体

图4. 10Cr13，650 ℃回火，组织为回火索氏体＋铁素体

1.3 奥氏体不锈钢

基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化的不锈钢。奥氏体不锈钢一般含Cr 16%~25%含Ni 7%~20%适当热处理后，室温下为单一的A组织。常见的钢号有12Cr18Ni9，06Cr18Ni11Ti，06Cr19Ni10，304(18-8)，316等有良好的塑性、韧性和耐蚀性，应用很广泛。

图5. 304，组织为单一的奥氏体

1.4 奥氏体-铁素体双相不锈钢

基体兼有奥氏体和铁素体两相组织，有磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢。典型钢种有022Cr22Ni5Mo3N，022Cr26Ni7Mo3N等。国家标准中对其金相含量检验的方法有GB/T 13305-2008[2]《不锈钢中α－相面积含量金相测定法》。

图6. 铁氰化钾、氢氧化钾水溶液侵蚀，组织为白色的奥氏体和灰黑色(实为棕色)的铁素体，铁素体的体积分数约占50%

1.5 沉淀硬化不锈钢

基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）使其强化的不锈钢。沉淀硬化不锈钢固溶后为马氏体或半奥氏体组织，最终沉淀析出马氏体组织；有很高的强度；耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢；成型和焊接性能良好。典型的钢种有05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、05Cr15Ni7Mo2Al等。

图7. 基本成分为Cr：14～17％，Ni≤7％及少量钼、铝、铜等， 固溶处理后组织为奥氏体＋少量铁素体

2. 不锈钢的金相检验

2.1 不锈钢的低倍组织及缺陷的试验方法

可以根据GB/T 226-1991[3]《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法》进行。浸湿一般用热蚀法，即将试样在HCl水溶液中浸泡，然后在流水中用刷子洗刷干净表面的腐蚀产物。此外还可采用HNO3和HF水溶液或HCl和HNO3水溶液中热蚀。

低倍组织的评定可以参照GB/T 1979-2001[4] 《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准进行。另外标准GB/T1220-2007《不锈钢棒》中规定，钢棒的横截面酸浸低倍或断口试样上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。对较高级钢棒，其一般疏松、中心疏松、偏析均不得超过二级；对普通钢棒，其上述级别均不得超过三级。

2.2 不锈钢中的非金属夹杂物的评级

可按照GB/T 10561-2005[5]《钢中非金属夹杂物含量的测定方法》进行检验。

2.3 奥氏体钢的晶粒度检验

可按照GB/T 6394-2002[6]《金属平均晶粒度测定方法》 进行检验和评级。

2.4 不锈钢的耐腐蚀性能

可按照GB/T4334-2008[7]《金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行试验和评级。

 随着不锈钢的应用越来越广泛，通过金相检验等手段，来判定不锈钢的工艺性能、力学性能、耐腐蚀性能等能否满足应用要求已经变得越来越重要。

二、不锈钢的金相组织及相及相变

（一）不同元素对不锈钢组织和相的影响

    对于马氏体型豁不锈钢来说，对组织产生主要影响的元素有铬、碳和铝；对马氏体型豁银不锈钢来说，产生主要彩响的元素有镍、钼、铝、钴、氮和钛等。

    马氏体型铬镍银不锈钢中由于所含的铸与碳发生交互的作用，使其在高温下形成稳定的工相区和稳定的r相区。碳量的増加可使工相区得到扩大，但是随看豁含量的増加碳的溶解极限下降。马氏体型铸银不锈钢中添加银解决了马氏体型不锈钢为提高其耐蚀性以牺牲钢的硬度为代价的问题。但是其中的謀含量不易过高，否则由于鎳扩大奥氏体相区和降低恥温度而使不锈钢变成奥氏体型不锈钢，从而完全丧失淬火能力。

    影响铁素体型不锈钢组织的元素主要有错、铝、碳、氮和漂另外有一些铁素体型不锈钢中还添加有钛、規和铜等元素，对组织也有一走的影响。其中添加豁和铝的主要的目的是加速和促进Q'相和Q相的形成和沉淀，使铁素体晶粒更加粗犬。

   影响奥氏体型不锈钢组织的主要元素有碳' 豁、银、铝、氮、铜、硅和猛等，有时在生产易切削不锈钢时，也将硫作为添加元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，其形成奥氏体的能力远高于镣许多倍。碳在奥氏体型不锈钢中是有用元素，但同时也是有害元素，一方面由于碳作为一种间隙元素可通过固滚强化显著提高奥氏体型不锈钢的强度，同时也可提高高浓度氯化物隔蚀介质中的耐蚀能力；但另一方面由于碳在某些条件下生成S23C6,使得耐腐蚀性能显著下降。豁在奥氏体型不锈钢中的作用与其在铁素体型不锈钢中作用基本相同。

    影响比相不锈钢组织的主要元素有银、氮、猛、链、铝、硅和钙等。银在a灯双相不锈钢中能扩大工相区。有关资料指出，银的添加还能促成形成o (x)相，増加脆化敏感性并有使脆化敏感温度向高温方向移动的倾向，也将使勻氏体相变温度降低，改善双相不锈钢的冷力口工性能。

(二) 相及相变

  热处理是不锈钢生产和加工过程中以及最终产品加工过程中重要的工序。对于曰氏体型不锈钢，通常进行淬火一回火热处理。对于铁素体型不锈钢，需进行恢复由于加工引起的应硬化和焊接部位回火后恢复韧性的热处理，通常是高温加热后进行空冷的退火热处理。对于奥氏体型不锈钢，根据使用目的需要进行固滚处理' 稳定化处理、消除应力退火和时效处理等。

通过进行热处理来控制不锈钢的金相组织时，可采用相变和恢复、再结晶等形式来实现。

  相变的内涵可以说有以下3种情况，即结构的变化、组成的变化和其规律性的变化告示。在不锈钢发生的相变中最常见的曰氏体相变就是其结构发生变化的一种形式，而所发生的其他的相变均为扩散相变。

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