不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗

1、不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗 第一節(jié) 不銹鋼的金相檢驗一 概述 不銹鋼和耐熱鋼，有一種分法，把它們劃入特殊鋼的范疇，還包括超高強度鋼、高耐磨鋼、磁鋼。這些具有特殊使用功能的鋼種稱為特殊鋼。 不銹鋼又分 不銹鋼 耐弱腐蝕介質(zhì) 耐酸鋼 耐強腐蝕介質(zhì) 不銹耐熱鋼 較好抗高溫氧化,高溫強度 根據(jù)不銹鋼金相組織的不同可分為F不銹鋼M不銹鋼A不銹鋼A-F不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼 在化學工業(yè)中及另外很多場合，不僅要求材料有一定的機械性能，而且更要求具有耐蝕不銹性能。例如化工設(shè)備往往是在各種化學介質(zhì)（大氣、酸、堿、鹽、及活潑氣體）中工作，它們的失效原因多是由于腐蝕所致，腐蝕產(chǎn)生孔洞、裂紋等。在另外場合如汽車摩托車的

2、剎車盤，就是用Cr13系M不銹鋼淬火回火后制造的，既要一定的強度韌性，又要求耐腐蝕。 耐熱鋼廣泛應用于動力機械,石油化工,航空工業(yè)等領(lǐng)域。如鍋爐,汽輪機,航空發(fā)動機等。耐熱鋼是通過向鋼中加入合金元素如Cr,Si,Al,Ni,Nb,V,W等來提高其熱強性和氧化性及組織穩(wěn)定性。稱熱強鋼。如柴油機汽缸排氣閥門在約600的高溫下工作,就用耐熱鋼如40Cr10Si2Mo,21-4N等制作,既要求在高溫下不致氧化同時又要求高溫下有一定強度。 還有一種在高溫下不氧化、不起皮、稱不起皮鋼，用于各種高溫1000下工作的爐罐、爐底板、爐柵ce 根據(jù)合金元素含量的不同，耐熱鋼可分為F耐熱鋼P+F耐熱鋼M耐熱鋼A耐熱

3、鋼二 合金元素在鋼中的作用C 是不銹鋼中最主要的元素之一特別是馬氏體不銹鋼的重要強化元素，也廣泛應用于耐熱鋼中。在含碳量較低時是擴大相區(qū)的，強烈促進奧氏體的形成。但C在鋼中極易與其他碳化物形成元素生成合金碳化物如與Cr生成(Cr,Fe)23C6合金碳化物,這樣含Cr量下降，特別在晶界造成貧Cr導致不銹鋼的晶界腐蝕敏感性 合金元素在鋼中的作用而且C對鋼的抗氧化性有極不利的影響，這是因為C極易與Cr化合成碳化物，而使固溶體中貧Cr，從而促進晶間氧化。因此，要求在抗氧化鋼中有較低的含C量，一般耐熱鋼中的含C量為0.1%0.2%左右 合金元素在鋼中的作用 Cr 是不銹鋼中最重要的合金元素，縮小封閉相區(qū)

4、擴大相區(qū)，溶入鐵素體，提高鐵素體的電極電位。是碳化物形成元素。 Cr的碳化物具有很高的抗蝕性，但Cr鋼中由于碳化物的析出會降低鋼的抗蝕性 ,這是由于Cr的碳化物析出時引起鋼基體局部地區(qū)Cr含量貧乏所致 合金元素在鋼中的作用在耐熱不起皮鋼和熱強鋼中，Cr主要用來提高鋼的高溫抗氧化（不起皮）性能和改善鋼的抗回火穩(wěn)定和對蠕變的阻力等特性 合金元素在鋼中的作用Mo 碳化物形成元素，縮小相區(qū)，封閉相區(qū),強化鐵素體。鋼中加Mo能提高對有機酸的抗蝕性，是提高珠光體鋼熱強性最有效的元素，如廣泛用于石油動力等的15CrMo,12CrMo4,12Cr1MoV,25Cr2Mo1V等提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強性,制

5、作燃氣輪機葉片等,如Cr12WMoVNbB馬氏體鋼和Mn18Cr10MoVB奧氏體鋼 合金元素在鋼中的作用提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強性,制作燃氣輪機葉片等,如Cr12WMoVNbB馬氏體鋼和Mn18Cr10MoVB奧氏體鋼 合金元素在鋼中的作用W 碳化物形成元素。對鋼的抗氧化性無益。新的不銹耐酸鋼15Al3MoWTi，在煉油廠含硫油的腐蝕條件運用，效果比0Cr13好含W耐熱鋼18Cr3MoWVA碳化物1Cr14Ni14W2MoTi奧氏體型耐熱鋼4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼 閥門用鋼Cr15Ni36W3Ti奧氏體型耐熱鋼 葉片用鋼 合金元素在鋼中的作用V 碳化物形成元素。在耐熱鋼中

6、應用：由于高度彌散分布的碳化物和氮化物，較高溫度聚合長大也極緩慢,因而增加鋼的強度和對蠕變的抗力,如耐熱鋼12Cr1MoV等新的珠光體耐熱鋼12Cr3MoVSiTiB等馬氏體耐熱鋼Cr12WMoVNbB等無Ni奧氏體耐熱鋼Mn18Cr10MoVB等 合金元素在鋼中的作用Ti ,Nb 強碳化物形成元素,都縮小相區(qū),封閉相區(qū),強化鐵素體。 由于Ti ,Nb 碳化物的結(jié)合力極強，遠大于C與Cr的親和力，在不銹鋼中常用來固定其中的C來消除Cr在晶界處的貧化，從而消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象 合金元素在鋼中的作用Mn 擴大相區(qū)，穩(wěn)定奧氏體，在低C高Mn不銹鋼中，主要是促成和穩(wěn)定鋼的奧氏體組織,其不銹抗蝕的

7、性能仍依靠Cr的作用。如CrMnN鋼如Cr18Mn13N高Mn耐熱鋼以Mn代Ni的耐熱不起皮鋼如奧氏體耐熱鋼如6Mn18Al5MoVCrMnN不起皮鋼Cr20Mn9Ni2Si2N 合金元素在鋼中的作用Si 縮小相區(qū)，封閉相區(qū)，和氧化合致密SiO2氧化膜,提高抗氧化能力，和其它元素如Mo,W,Cr等結(jié)合，有提高鋼抗腐蝕和抗高溫氧化的作用 合金元素在鋼中的作用Al 縮小相區(qū)，封閉相區(qū)，與O,N有很大的親和力，和氧化合致密Al2O3氧化膜，提高抗氧化能力。 Al提高鋼在氧化性酸中的耐蝕性，和Cr配合并用時其抗氧化性可得到更大提高，和Si,Cr復合應用可顯著提高鋼的高溫不起皮性 合金元素在鋼中的作用N

8、i 非碳化物形成元素,擴大相區(qū)縮小和(+)相區(qū)，增大A穩(wěn)定性，是形成和穩(wěn)定A的主要合金元素；能提高鋼對大氣腐蝕的抗力；在高合金奧氏體不銹鋼中，還普遍用Ni作為奧氏體化元素，加入適量的Ni可得到單一組織的奧氏體不銹鋼；三 不銹鋼金相分析的金屬學 基礎(chǔ) Fe-Cr-C系相圖 看一下圖7-1含13%Cr的Fe-Cr-C系的垂直截面相圖 相區(qū)和+ +(Cr,Fe)23C6相區(qū)交點的溫度大約在950,含碳量大約在0.2%,相當于共析點,發(fā)生 +(Cr,Fe)23C6+ 轉(zhuǎn)變,在800 左右發(fā)生+(Cr,Fe)23C6 +(Cr,Fe)7C3700 以下為+(Cr,Fe)7C3 +(Cr,Fe)23C6區(qū)

9、域 不銹鋼金相分析的金屬學基礎(chǔ)在圖中，按0.06%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%的含碳量，在1000的淬火加熱溫度下，分別處在、+、相，當快冷下來后，分別得到F不銹鋼、F+M不銹鋼、M不銹鋼 不銹鋼金相分析的金屬學基礎(chǔ) Fe-Cr-Ni系相圖看圖7-2，Ni是擴大相區(qū)、穩(wěn)定相的元素當含Ni量增加時,相擴大,相是封閉的,在1000時,含Ni量不到5%,就以相存在.看圖7-3，Cr相反,它是封閉縮小相區(qū)的.在1000時,含Ni 8%時,含Cr在18%附近,即虛線附近,即為相區(qū),呈奧氏體狀態(tài).四 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 不銹鋼金相試樣的制備與侵蝕 不銹鋼(包括耐熱鋼)金相試樣的制備

10、、磨拋、侵蝕和一般的高合金鋼基本相同。但由于不銹鋼基體較軟，又韌，又容易加工硬化，特別是A不銹鋼A耐熱鋼，切削取樣加工的難度較大，制備金相試樣時易產(chǎn)生機械滑移，會產(chǎn)生組織假象。因此，試樣的制備 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷應以不引起組織變化為前提。 對于強度低塑性大的金屬如奧氏體不銹鋼等用機械拋光的方法，很難避免金屬的流動和形成擾亂金屬，在檢驗中容易造成假象而作出錯誤的判斷。最好最理想的拋光方法是電解拋光。 介紹幾個電解拋光的條件 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 高氯酸15%20% 酒精85%80% 電流密度0.10.3A/cm2 高氯酸15%20% 醋酸85%80% 電流密度0.71A/c

11、m2 電壓2040V 不易出麻點 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 不銹鋼、耐熱鋼具有較高的耐腐蝕性能，所以侵蝕其顯微組織的侵蝕劑必須有強烈的侵蝕性，才能使組織清晰地顯示。應根據(jù)鋼的成分和熱處理狀態(tài)、欲顯示的組織來選擇合適的侵蝕劑。 除了2%4%硝酸酒精溶液作為通用的侵蝕劑外，還有常用的有 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 氯化鐵鹽酸水溶液：FeCl35g+HCl50ml+H2O100ml 適用于高鎳奧氏體鋼及鉻不銹鋼，能良好顯示奧氏體和鐵素體晶界 苦味酸鹽酸酒精溶液： 苦味酸1g+鹽酸5ml+酒精100ml 能侵蝕Fe-Cr、Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn等類型鋼，能侵蝕Cr-Ni奧氏體鋼等

12、的晶界 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 此外，不銹鋼中還會同時出現(xiàn)F、A、K、鐵素體、相等，可以通過化學或電解侵蝕等方法予以區(qū)別。例如 赤血鹽水溶液 ： K3Fe(CN)6 50g+KOH 50g+H2O 100ml浸蝕區(qū)別Fe-Cr、Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn類型鋼中鐵素體及相。鐵素體黃色，相藍色 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 NaOH水溶液電解腐蝕 NaOH劑40g+H2O 100ml 1V3V 60s 顯示相。使 相及鐵素體相繼著色，碳化物最后顯示。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 鐵素體不銹鋼 鐵素體不銹鋼鋼鋼號有06Cr13Al,10Cr17,10Cr17Mo,008Cr2

13、7Mo,008Cr30Mo2,022Cr12等。鐵素體不銹鋼的特征是具有鐵素體組織、有磁性、不能用淬火的方法使之硬化，熱處理的目的主要是消除因變形加工或焊接所導致的內(nèi)應力 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷而使之軟化，提高加工性，其次是消除475脆性的影響，并使組織均勻化。退火溫度的選擇根據(jù)避開475脆性產(chǎn)生的溫度范圍避開相脆性產(chǎn)生的溫度范圍避開高溫脆性產(chǎn)生的溫度范圍。 475脆性 鐵素體不銹鋼特別是高鉻鐵素體不銹鋼在400550溫度范圍內(nèi) 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷較長時間加熱或者從較高溫度緩慢冷卻通過這一溫度范圍時會發(fā)生脆性，降低耐蝕性、硬度強度增加、延性沖擊韌性顯著降低。即所謂475脆性

14、。高于出現(xiàn)475脆性的溫度加熱，可消除脆性，使鋼的沖擊韌性恢復。 相脆性 相是一種Fe、Cr原子比例大致相等的Fe-Cr金屬間化合物，其分子式 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷近似表示為FeCr，晶體結(jié)構(gòu)為正方晶系，非磁性，硬而脆。 相一般在鐵素體不銹鋼或奧氏體-鐵素體不銹鋼中在600900溫度范圍內(nèi)長時間保溫時析出。 相可用金相法檢驗出。 相的避免：避免在相的形成溫度上長時間加熱 相的消除：在高于相的穩(wěn)定溫度加熱可消除相，而且還可以恢復475脆性所 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷帶來的韌性的下降。高溫脆性 鐵素體型不銹鋼在900 以上加熱時，晶粒會顯著長大，同時并可能有部分鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，

15、而在冷卻過程中又轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體，這樣會使鋼變脆，降低鋼的塑性。晶粒長大后是不能再細化的。這是由于高鉻鋼是以鐵素體為基的，加熱或冷卻都沒有 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷相變發(fā)生，無法以熱處理方法重結(jié)晶細化。 所以，鐵素體不銹鋼的退火溫度不應低于525和高于900，通常多控制在650 830 之間。10Cr17鋼1100水冷淬火;硝酸鹽酸水溶液侵蝕; 基體為鐵素體(白色)和低碳馬氏體(灰色塊狀)晶界明顯;F硬度274HV,M硬度493HV10Cr17鋼1200水冷淬火;硝酸鹽酸水溶液侵蝕; 基體為鐵素體(白色)和低碳馬氏體(灰色塊狀);低碳馬氏體比左圖多 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 馬氏體

16、不銹鋼 馬氏體不銹鋼最常見的鋼號有12Cr12,06Cr13,12Cr13,30Cr13,9Cr18等，它們有良好的淬火性能，可以在空冷條件下實現(xiàn)淬火硬化。馬氏體不銹鋼淬火后還需進行回火處理。其中Cr13型不銹鋼有回火脆性傾向，所以回火后應快冷。一般情況下推薦含碳較低 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷的Cr13型不銹鋼采用600 750高溫回火后快冷，改善韌性拉伸性能和耐應力腐蝕性能；較高含碳量的Cr13型不銹鋼如40Cr13、95Cr18等淬火后低溫回火，使工件具有較高的硬度強度耐磨性同時具有一定的耐腐蝕性能。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 馬氏體不銹鋼的金相組織 M不銹鋼的退火組織為F+K

17、，K沿F晶界呈網(wǎng)狀分布，使得強度和耐蝕性都很差。一種工藝為完全退火800900加熱后緩冷，一種為低溫退火750加熱后快冷。可以使鋼軟化。以低溫退火常用，方便、時間化得少。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 Cr13型不銹鋼淬火溫度一般在10001050,為A狀態(tài)。淬火后得M,其中12Cr13淬火后為M+少量鐵素體,20Cr13為M。 30Cr13、40Cr13鋼含碳量高，碳化物較多，能阻止A晶粒長大，所以淬火溫度可以稍高一些到1050 1100，淬火后為M+K+少量殘A 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 馬氏體不銹鋼淬火的目的是通過馬氏體相變，提高合金的強度和硬度，同時提高抗蝕性。因為退火的M不銹

18、鋼中存在大量的鉻碳化物，不僅降低了固溶體中的含鉻量，而且由于碳化物和基體的電位差構(gòu)成無數(shù)微電池，加劇鋼的腐蝕，而淬火可使大量鉻碳化物溶入固溶體中，減輕了腐蝕傾向。2Cr13鋼球化退火;苦味酸鹽酸酒精溶液浸蝕;左圖為球粒狀珠光體+沿晶界斷續(xù)分布的顆粒狀碳化物,右為顆粒較大且分布不甚均勻的球狀珠光體、鐵素體及少量片狀珠光體,沿晶界有斷續(xù)鏈狀碳化物.球化組織優(yōu)劣直接影響以后淬火回火質(zhì)量,組織不均勻且有片狀珠光體,則在加熱淬火時容易發(fā)生變形或組織粗大3Cr13鋼860退火;氯化高鐵鹽酸歲溶液浸蝕;點狀和球狀珠光體+沿晶界呈斷續(xù)分布的二次碳化物1Cr13鋼;氯化高鐵鹽酸水溶液浸蝕;左圖為1000淬油30

19、0回火,馬氏體+白色鐵素體,鐵素體呈帶狀分布,為正常淬火組織;右為1100淬油300回火,組織為馬氏體+白色鐵素體,鐵素體呈帶狀分布,馬氏體十分粗大,鐵素體含量增加,為過熱組織30Cr13鋼1000淬火+600回火;氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕;保留馬氏體位向的索氏體;硬度29HRC30Cr13鋼1020油淬+200回火;氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕;基體為回火及少量顆粒狀未溶K;硬度52HRC 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 馬氏體不銹鋼的組織缺陷 淬火溫度過低：碳化物不能充分溶解或組織中將存在過多大塊未溶碳化物，影響鋼的耐腐蝕性，使鋼的硬度強度下降。 淬火溫度過高：晶粒粗大，而且還會因產(chǎn)生大量鐵素體而

20、使鋼的沖擊韌性大大降低，性能變脆。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 馬氏體不銹鋼的金相檢驗鐵素體含量 鐵素體對鋼的韌性塑性和強度產(chǎn)生不利影響，應該控制不銹鋼工件中鐵素體含量如汽輪機葉片的M不銹鋼中規(guī)定鐵素體必須低于5% 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷晶粒度 馬氏體不銹鋼常用于較重要的機構(gòu)零件，對強度韌性等機械性能有較高要求，對晶粒度要嚴格控制。因為該種鋼材淬火回火后的組織保留M的位向，所以可以根據(jù)M的粗細來判斷A晶粒的大小。 介紹采用 35g(NH4)2S2O810mlHCl+100mlH2O在6 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷10V電壓下短時間電解，能得到最好的結(jié)果。 其他的金相檢驗即檢驗過

21、熱、過燒、欠熱的組織。2Cr13鋼調(diào)質(zhì)處理;三氯化鐵鹽酸水溶液侵蝕;回火索氏體,少量未溶鐵素體和少量碳化物顆粒.欠熱組織3Cr13鋼淬火280回火;三氯化鐵鹽酸水溶液侵蝕;粗大馬氏體,為淬火過熱組織 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 奧氏體不銹鋼 A不銹鋼一般含Cr 16%25%含Ni 7%20%適當熱處理后，室溫下為單一的A組織。常見的鋼號有12Cr18Ni9,06Cr18Ni11Ti,06Cr19Ni10,304(18-8),316等，有良好的塑韌性和耐蝕性，應用很廣泛，缺點是晶界腐蝕和應力腐蝕傾向大、切削加工性能差 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 奧氏體不銹鋼的熱處理工藝和金相組織 18-

22、8型A不銹鋼常用的熱處理工藝有 消除應力處理 低溫除應力處理：300350，不應超過450以免析出Cr23C6造成基體貧鉻引起晶界腐蝕。主要是消除冷加工應力和焊接應力 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 高溫除應力處理： 800以上加熱。對于像12Cr18Ni9鋼，加熱后快冷以免在碳化物析出溫度范圍內(nèi)冷卻慢了，碳化物析出而造成貧鉻引起晶間腐蝕。對于含TI、Nb等A不銹鋼，因含有穩(wěn)定碳化物元素，高溫除應力處理的溫度范圍和穩(wěn)定化處理的溫度范圍相同，兩者可合并進行。即高溫除應力處理可 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷與穩(wěn)定化處理一起進行 固溶處理： 18-8型不銹鋼常用的熱處理工藝。目的是恢復和保證其具有

23、可能達到的最高的抗蝕性和最好的塑性韌性延展性。固溶處理也就是使所有的碳化物完全固溶入奧氏體基體內(nèi)，以獲得均勻的單相組織，然后快冷到室溫仍保持為單相A組織。快冷是為防止碳化物重新沉淀析出。為使碳化物 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷充分溶解，固溶溫度應高于1000一般在1050 1100，但也不能太高，會促使晶粒長大，惡化加工成型性能、沖擊韌性、增加晶界腐蝕傾向還會析出高溫鐵素體，高溫鐵素體會增大局部腐蝕傾向、促成相的形成。 敏化處理 經(jīng)固溶處理的不銹鋼，在敏化溫度(碳化物最易在晶界沉淀析出的溫度, 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷500850)加熱，Cr將從飽和的固溶體中以碳化物的形式析出，在碳化

24、物的周圍地區(qū)形成貧鉻區(qū)，從而造成A不銹鋼的晶界腐蝕敏感性。這種處理叫敏化處理。這種狀態(tài)叫敏化。敏化處理的目的是為了評價A不銹鋼的晶界腐蝕傾向。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 GB/T4334-2008金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕試驗方法10%草酸溶液電解浸蝕后，在顯微鏡下觀察被浸蝕表面的金相組織。共分七類一類 階梯組織二類 混合組織三類 溝狀組織四類 游離F組織五類 連續(xù)溝狀組織六類 凹坑組織七類 凹坑組織112Cr18Ni9鋼1050固溶;王水甘油溶液侵蝕;均勻等軸的A組織,晶內(nèi)有孿晶12Cr18Ni9鋼1050固溶+650敏化;10%草酸水溶液電解,硫酸硫酸銅腐蝕傾向試驗發(fā)現(xiàn)沿晶腐蝕

25、GB/T4334-2008金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕試驗方法10%草酸溶液電解浸蝕后，在顯微鏡下觀察被浸蝕表面的金相組織GB/T4334-2008金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕試驗方法10%草酸溶液電解浸蝕后，在顯微鏡下觀察被浸蝕表面的金相組織 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 穩(wěn)定化處理：對于一些含Ti,Nb,Mo等極強碳化物形成元素的A不銹鋼，如06Cr18Ni11Ti,由于這些元素與C的化合能力比Cr與C的化合能力強，它們與C形成穩(wěn)定的碳化物而將碳固定住，從而使碳不與鉻生成Cr23C6，就不會再引起晶界貧鉻，起到抑制晶界腐蝕的作用。但由于鋼中Cr的含量比Ti,Mo,Nb等的含量高，

26、Ti,Mo,Nb的擴散又很慢 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷所以一般固溶處理后總會有一些Cr23C6生成.為此，需要在850900加熱進行穩(wěn)定化處理。在此溫度范圍內(nèi)，Cr23C6將溶解，而TiC,NbC仍然穩(wěn)定，從而使鋼中不再含有Cr23C6,含鉻量不會下降，晶界處不會缺鉻，從而提高抗晶界腐蝕的能力。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 消除相處理 A不銹鋼在制造或使用過程中，如長時間處于500900溫度范圍內(nèi)，則也容易析出相。含Ti,Nb,Mo等元素的A不銹鋼,還會促進鐵素體的生成，也會促進生成相。 可以通過固溶處理來消除相所造成的脆性增加、耐蝕性下降的不良后果。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷

27、 A不銹鋼中的相 和在F不銹鋼中的相一樣 相的形成 a.化學成分的影響 高鉻促進形成相，同樣道理，Nb,Ti,Mo,Al,Si等縮小相區(qū)擴大相區(qū)的元素會形成相，而N,C等縮小相區(qū)擴大相區(qū)的元素能抑制相的生成。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 b.溫度的影響 長時間處于500 900范圍，易生成相；溫度再高相將會溶解。 c.鐵素體的影響 A不銹鋼中如存在鐵素體將促進相的形成。這是因為F中含有大量形成相所需的鉻，而且鉻在F中的擴散和聚集比在A中容易，因此相的晶核易在鐵素體中形成并長大。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 d.冷變形的影響 冷變形促進鋼形成相的傾向增大 相對A不銹鋼性能的影響 降低鋼的

28、沖擊韌性和塑性、延展性，降低抗蝕性。提高硬度和強度。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 相的防止與消除 防止：避免在形成相的溫度范圍內(nèi)長期加熱。 消除：在高于形成相的溫度加熱或再固溶處理一次。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 雙相不銹鋼 在18-8 A不銹鋼的基礎(chǔ)上，增加擴大相的元素如Cr,Mo,Al,Si,Nb等，減少擴大相的元素如Ni,N,Mn等，當不銹鋼中鐵素體含量很高而接近A含量時，即為A-F雙相不銹鋼。 組織性能上的特點： 雙相不銹鋼的晶間腐蝕傾向比A不銹鋼小抗應力腐蝕能力也高于A不銹鋼 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 雙相不銹鋼比F不銹鋼韌性好， 雙相不銹鋼比A不銹鋼強度高，塑性及冷

29、變形性比A不銹鋼差。 雙相不銹鋼的典型鋼號有022Cr22Ni5Mo3N, 022Cr25Ni7Mo4N,0Cr21Ni7Mo2.5Cu1.5, 00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相不銹鋼的組織也有不同點 相 產(chǎn)生475脆性。固溶處理后的 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷雙相不銹鋼具有(+)雙相組織，再經(jīng)400550長期加熱后，在F內(nèi)回發(fā)生轉(zhuǎn)變，硬度增加，韌性顯著降低。相可用透射電鏡薄膜技術(shù)觀察 相 具有(+)雙相組織的不銹鋼在650950范圍內(nèi)加熱后，在F內(nèi)回發(fā)生+反應，產(chǎn)生相 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 相 具有(+)雙相組織的不銹鋼在650950范圍內(nèi)加熱后，在F內(nèi)回發(fā)生+反應，產(chǎn)生相

30、 ，相與相一樣也是一種無磁性的脆性相，同樣顯著降低鋼的塑性韌性和耐蝕性。 R相 化學式為Fe2Mo或Fe24Cr1.3MoSi也是一種脆性相，降低鋼的韌性和耐點蝕性。 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 Fe3Cr3Mo2Si2相 固溶后在450750中 間時效時產(chǎn)生在晶界上。會導致18-5雙相不銹鋼550650區(qū)間的沿晶脆斷。有點像475脆性。雙相不銹鋼因為有475脆性(相,Fe3Cr3Mo2Si2相)和脆性質(zhì)相,相)其工藝和使用也受到了限制。固溶后要快冷；避免一些溫度范圍內(nèi)長時間加熱，使用溫度應不要超過316 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 沉淀硬化型不銹鋼 根據(jù)基體的金屬組織情況，即根據(jù)鉻當

31、量和鎳當量之間的平衡情況，可分為 M系沉淀硬化不銹鋼 半A系沉淀硬化不銹鋼 A系沉淀硬化不銹鋼 F系沉淀硬化不銹鋼 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 沉淀硬化型不銹鋼按基體組織分 M型沉淀硬化不銹鋼 如05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH) 半A型沉淀硬化不銹鋼 如07Cr17Ni7Al(17-7PH) 07Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo) 沉淀硬化不銹鋼的熱處理包括 均勻化處理(或擴散退火) 一般只對鑄 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷鍛件進行。根據(jù)鋼種和需要，加熱至10501200使鋼中各元素擴散達到均勻分布狀態(tài)而后空冷也可油冷或水冷，至室溫或-70以下放置數(shù)小時 完全退火(

32、或固溶處理) 目的是使鋼完全軟化。加熱至106515 ，為A狀態(tài)，簡稱A處理 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷 A調(diào)節(jié)及M轉(zhuǎn)變處理 A調(diào)節(jié)處理的目的是用調(diào)節(jié)A固溶體的實際成分來控制其M轉(zhuǎn)變溫度Ms點和Mz點。使Ms點高于室溫，采用T處理：A調(diào)節(jié)處理溫度760附近，冷卻至室溫，其組織主要為M。使Ms點低于室溫，采用R處理：A調(diào)節(jié)處理溫度一般在950上下或更高，冷卻至室溫，仍為A，所以要冷至-70保持一定時間，大 不銹鋼的熱處理和金相組織及缺陷部分轉(zhuǎn)變?yōu)镸。由冷加工變形而轉(zhuǎn)變?yōu)镸的狀態(tài)，稱為C處理。 沉淀硬化時效處理，以H表示。它是使鋼強化的必須途徑。時效溫度一般在400500 五.不銹鋼金相檢驗標

33、準 不銹鋼金相檢驗主要針對如低倍組織、非金屬夾雜物、晶粒度、鐵素體含量、耐蝕性能等要求。應通過金相檢驗等手段予以確定。 不銹鋼的低倍組織及缺陷的試驗方法GB/T 1220-2007不銹鋼棒規(guī)定不允許有肉眼可見的缺陷如氣泡GB/T 226-91規(guī)定用熱酸浸蝕法、熱酸浸蝕 不銹鋼金相檢驗標準法和電腐蝕法，仲裁時以熱酸浸蝕法為準以目視可見為限，允許使用不大于10倍的放大鏡。 不銹鋼中非金屬夾雜物的評級GB/T 1220-2007中規(guī)定供需雙方可協(xié)議要求檢驗非金屬夾雜物，按GB/T 10561-2005規(guī)定取樣部位、縱向取樣，對A,B,C,D,DS類夾雜物評級 不銹鋼金相檢驗標準 晶粒度檢驗GB/T

34、1220-2007中規(guī)定供需雙方可協(xié)議要求檢驗晶粒度。按GB/T 6394-2002，針對A鋼及F不銹鋼，用60%硝酸水溶液室溫1V1.5V低壓進行電解腐蝕顯示晶界。 相面積含量按GB/T 13305-2008不銹鋼中相面積含量金相測定法標準進行試樣選取與制備， 不銹鋼金相檢驗標準試樣檢驗面與縱軸重合，并推薦腐蝕劑，有評級標準以比較法評定。 如圖 不銹鋼金相檢驗標準 不銹鋼金相檢驗標準奧氏體不銹鋼中相面積含量的測定奧氏體不銹鋼中相按GB/T13305-2008 不銹鋼金相檢驗標準雙相不銹鋼中相按GB/T13305-2008雙相不銹鋼中相按GB/T13305-2008 不銹鋼金相檢驗標準 GB

35、4234-2003外科植入物用不銹鋼為國家強制性標準。規(guī)定了外科植入物用不銹鋼的技術(shù)條件，鋼號有兩種00Cr18Ni14Mo3, 00Cr18Ni15Mo3N,涉及到的金相檢驗要求包括 非金屬夾雜物 縱向取樣,按GB/T10561中ASTM評級圖評定,鋼材中的A,B,C,D四類夾雜物細系均不超過1.5級粗系均不超過1.0級 不銹鋼金相檢驗標準 晶粒度 在最終固溶處理后的最終冷加工變形后要橫向取樣,檢驗A晶粒度,應不粗于4級 游離F 在固溶處理后的鋼材上切取試樣并在放大100倍的情況下，對試樣橫截面和縱截面進行鐵素體檢驗，不得有殘余鐵素體存在。 不銹鋼金相檢驗標準 F-A雙相不銹鋼中脆性相的析出

36、的檢驗 ASTM A923標準中規(guī)定了22Cr型雙相不銹鋼的試驗方法。但有研究表明該試驗方法也適用于其它不銹鋼中脆性相的析出的檢驗。標準中規(guī)定三種試驗方法即金相法、沖擊功法和失重法。 金相法是在氫氧化鈉腐蝕試驗后在金相 不銹鋼金相檢驗標準顯微鏡下400倍或500倍觀察腐蝕結(jié)構(gòu)是否可接受，分不受影響的結(jié)構(gòu)、可能受影響的結(jié)構(gòu)、受影響的結(jié)構(gòu)及中心線結(jié)構(gòu)幾種 失重法是在氯化鐵腐蝕試驗后得出1Cr13鋼1000淬油680回火;氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕;保留M位向的回火索氏體和帶狀鐵素體,正常調(diào)質(zhì)組織. 鐵素體帶分布不均勻,鐵素體帶中黑色鏈狀為硫化物夾雜1Cr13鋼1100淬油680回火;氯化高鐵鹽酸水溶液

37、侵蝕;保留M位向的回火索氏體和帶狀分布的鐵素體,組織粗大,為淬火過熱的調(diào)質(zhì)組織3Cr13鋼1000淬油280回火;氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕;粗大的馬氏體,為淬火過熱組織3Cr13鍛后空冷;氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕;馬氏體殘余奧氏體極少量粒狀碳化物及沿晶界分布有共析體1Cr18Ni9Ti固溶處理;硝酸鹽酸苦味酸重鉻酸鉀酒精混合液侵蝕;晶粒較粗大的孿晶奧氏體1Cr18Ni9Ti固溶處理;王水侵蝕;基體孿晶奧氏體及少量鐵素體,其上有成堆分布的灰色方塊形TiN夾雜物00Cr25Ni6Mo2N(雙相不銹鋼)10501100固溶處理;鐵氰化鉀氫氧化鉀水溶液侵蝕;灰色鐵素體和白色奧氏體,鐵素體約占55% 第二節(jié)

38、 耐熱鋼的金相檢驗 一.概述 耐熱鋼的使用溫度一般在400650，廣泛使用在動力機械、石油化工、航空工業(yè)、電力設(shè)備，如鍋爐、汽輪機、柴油機、航空發(fā)動機等。要求有高的熱強性和抗氧化性、抗高溫蠕變能力。這些都靠向鋼中添加Cr,Ni,Si,Nb,W,V,Ti等合金元素來達到。 耐熱鋼的金相檢驗 根據(jù)加入的合金元素的種類和含量多少可分別得到： F 耐熱鋼 P+F 耐熱鋼 M 耐熱鋼 A 耐熱鋼 耐熱鋼的金相檢驗 二.耐熱鋼的金相檢驗 金相試樣的制備 耐熱鋼金相試樣的制樣、磨拋、侵蝕和一般的合金鋼基本相同，A耐熱鋼制樣方法和A不銹鋼相似，由于基體軟，應注意防止機械滑移造成假象。拋光盡量采用電解拋光。 耐熱鋼的金相檢驗 鐵素體耐熱鋼 主要合金元素為擴大相區(qū)的元素如Cr，其含量為12%28%，再加少量的Al,Ti,Si等，典型鋼號06Cr13Al,10Cr17,16Cr25N等，這類鋼冷卻后得單相的鐵素體組織。具有高的抗氧化性能。用作噴嘴、燃燒室等。 耐熱鋼的金相檢驗 珠光體+鐵素體耐熱鋼 合金元素含量不超過5%7%，屬低合金鋼。合金元素組成有Cr-Mo,Cr-Mo-V,Cr-Mo-W-V。主要鋼號有15CrMo,1