馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)是一類(lei)(lei)可(ke)(ke)通(tong)過(guo)熱處理(淬(cui)火回火)對其性(xing)能進行調整的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang),通(tong)俗(su)地講是一類(lei)(lei)可(ke)(ke)硬(ying)化的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang),此類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)(ju)(ju)有高(gao)的(de)硬(ying)度(du)、良好的(de)力(li)學(xue)性(xing)能和不(bu)銹性(xing),這些特性(xing)決定了(le)此類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)必(bi)須(xu)具(ju)(ju)(ju)備兩個基本(ben)條件:其一,在(zai)(zai)平(ping)衡相(xiang)圖中必(bi)須(xu)有奧氏(shi)體相(xiang)區(qu)存在(zai)(zai);其二,為使鋼(gang)(gang)形成耐腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)鈍化膜,鉻含量必(bi)須(xu)在(zai)(zai)10.5%以上。馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)淬(cui)火狀態下具(ju)(ju)(ju)有體心四(si)方晶體結構(馬氏(shi)體),具(ju)(ju)(ju)有鐵磁性(xing),在(zai)(zai)較弱(ruo)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境(jing)中具(ju)(ju)(ju)有耐蝕(shi)(shi)性(xing)。鋼(gang)(gang)中的(de)鉻含量可(ke)(ke)達18%,碳(tan)可(ke)(ke)以超(chao)過(guo)1.2%。
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼是馬氏體不銹鋼,它是國際上通用的牌號,美國稱AISI410,法國RCC-M為Z10C-13、Z12C-13、日本稱SUS410、德國DIN標準中稱作X15Cr13。1Cr13、12Cr13、410不銹鋼屬于半馬氏體型不銹鋼,經淬火的組織除馬氏體外,尚存在鐵素組織。經淬火和回火處理的1Cr13、12Cr13、410不銹鋼具有較高的強度、韌性,較好的耐蝕性和冷變形能力,具有良好的減振性能。通常該鋼在淬火和回火狀態下使用,回火為高溫回火和低溫回火,應避免在370~560℃的溫度回火,以確保鋼的良好性能。低溫回火可消除淬火過程中形成的內應力,高溫回火在保證其良好耐蝕性同時,可獲得優良的綜合力學性能。1Cr13、12Cr13主要用于對韌性要求較高和具有不銹性的受沖擊載荷的部件,如葉片、水壓機閥、緊固件、熱裂解抗硫腐蝕設備等,亦可制作在常溫條件耐弱腐蝕介質腐蝕的設備和部件。在反應堆中主要用于2、3級輔助泵傳動軸、蒸發器支撐件、控制棒驅動機構等。
一、化學成分
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)化學成分列于(yu)表(biao)3-1,反應堆(dui)用的(de)1Cr13、12Cr13 不銹鋼的(de)特殊規定也(ye)一并列入(ru)此表(biao)。
二、室溫力學性能
不(bu)同標準對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)的室溫(wen)(wen)(wen)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)的規定值(zhi)見(jian)表(biao)3-2。實測(ce)數據見(jian)表(biao)3-3。奧氏體化溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)和回(hui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)1Cr13、12Cr13、410不(bu)銹鋼(gang)室溫(wen)(wen)(wen)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)的影(ying)響(xiang)見(jian)圖3-2。熱處理工藝制度(du)(du)對(dui)不(bu)同溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下(1Cr13)410不(bu)銹鋼(gang)沖(chong)擊值(zhi)的影(ying)響(xiang)見(jian)表(biao)3-4。
三、疲(pi)勞和(he)斷裂
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)室(shi)溫(wen)疲勞極(ji)限見(jian)表(biao)3-5,在指定存(cun)活率下(xia)的(de)N-S曲線見(jian)圖3-3。試(shi)驗用(yong)鋼化學成(cheng)分(fen)為0.11C-0.29Mn-0.025P-0.009S-0.25Si-12.78Cr-0.14Ni。試(shi)樣的(de)熱處理(li)工(gong)藝為:1050℃油(you)淬,720℃×2h空冷(leng)回水。
1Cr13、12Cr13、410不銹(xiu)鋼(gang)在NaCl中(zhong)的疲勞(lao)(lao)行為見(jian)圖3-4。顯(xian)然(ran)環境的變(bian)化對其疲勞(lao)(lao)壽命產生較大影響。隨著 NaCl濃度增加,(1Cr13)410不銹(xiu)鋼(gang)的疲勞(lao)(lao)壽命縮短(duan),見(jian)圖3-5。
四、高(gao)溫瞬力學性能
不同熱(re)處(chu)理條件下的高溫瞬時(shi)力(li)學性(xing)能見表(biao)3-6。隨(sui)回火(huo)溫度的提(ti)高×強度下降而塑(su)韌(ren)性(xing)明顯提(ti)高,詳見表(biao)3-7。
五、持久和(he)蠕變性能
數(shu)據見表3-8和(he)表3-9。最小蠕變速(su)度(du)和(he)應(ying)力關系曲線見圖(tu)3-6。
表3-8 1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的持久強(qiang)度(1030~1050℃油(you)淬(cui),750℃回(hui)火空冷(leng))
六、高溫度疲(pi)勞和介質條件的影響
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的高(gao)溫疲勞數據和介質條件對(dui)其(qi)高(gao)溫疲勞性能的影響見表(biao)3-10和表(biao)3-11。
七、抗氧化和耐蝕性(xing)
1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹(xiu)鋼出現強烈(lie)氧化(hua)開始溫(wen)度(du)為750℃。抗氧化(hua)性(xing)(xing)能見表(biao)(biao)(biao)3-12。1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有(you)(you)不(bu)(bu)銹(xiu)性(xing)(xing),在室(shi)溫(wen)稀硝(xiao)酸及弱有(you)(you)機酸中也有(you)(you)一定耐蝕性(xing)(xing),在某(mou)些介質中的(de)耐蝕性(xing)(xing)見表(biao)(biao)(biao)3-13。在反應(ying)堆環境中的(de)腐蝕見表(biao)(biao)(biao)3-14至表(biao)(biao)(biao)3-17。
八、熱處理及(ji)組(zu)織結構
臨界點(近似值):℃
等(deng)(deng)溫(wen)轉變(bian)曲(qu)(qu)線(xian):0.10C-12.4 Cr的1Cr13鋼,奧(ao)氏體化溫(wen)度(du)為(wei)980℃的等(deng)(deng)溫(wen)轉變(bian)曲(qu)(qu)線(xian)見圖3-7。
熱處理工(gong)藝:(1Cr13)410不銹(xiu)鋼的熱處理工(gong)藝如下(xia)。
冶金廠(chang)通(tong)常以(yi)退火(huo)(huo)狀態交貨,以(yi)便最終(zhong)用(yong)戶加工制造。在制造廠(chang)的(de)最終(zhong)熱處(chu)理為淬火(huo)(huo)并(bing)高(gao)溫回火(huo)(huo),其組織為回火(huo)(huo)索氏(shi)體和少量鐵素(su)體。回火(huo)(huo)溫度的(de)選擇視其使用(yong)要求而定(ding),可參閱圖3-2。
九(jiu)、工藝性能
1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)冷塑性及深沖(chong)性、拋光性和切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)性能(neng)良(liang)(liang)好,板材(cai)的(de)(de)深沖(chong)度(du)與(yu)其(qi)厚度(du)有關,板材(cai)愈(yu)厚深沖(chong)度(du)愈(yu)高。1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)熱(re)(re)加(jia)工(gong)溫(wen)度(du)以850~1200℃為(wei)宜,隨后(hou)需灰冷或砂冷。1Cr13、12Cr13、410不(bu)(bu)銹鋼(gang)具(ju)有良(liang)(liang)好的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能(neng),其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能(neng)與(yu)0Cr13相近,可采用(yong)0Cr13或奧(ao)107、奧(ao)207的(de)(de)焊(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie),為(wei)防止焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)冷裂(lie)紋(wen),焊(han)(han)(han)前(qian)應(ying)(ying)該預熱(re)(re),預熱(re)(re)溫(wen)度(du)為(wei)200~300℃,焊(han)(han)(han)后(hou)經700~750℃熱(re)(re)處理可獲得(de)良(liang)(liang)好的(de)(de)性能(neng),選用(yong)奧(ao)氏(shi)體(ti)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie),焊(han)(han)(han)后(hou)可不(bu)(bu)進(jin)行熱(re)(re)處理。應(ying)(ying)該強調的(de)(de)是(shi),當焊(han)(han)(han)后(hou)焊(han)(han)(han)縫需進(jin)行機械加(jia)工(gong)時應(ying)(ying)進(jin)行退火處理。
十(shi)、物理性能
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼的(de)物理性能見表3-18。
十一、應用
1Cr13、12Cr13、410不銹鋼主要(yao)用(yong)作抗(kang)弱腐(fu)蝕(shi)介質,并要(yao)求(qiu)具(ju)有較高韌性及受沖擊負荷的零部件,如汽(qi)輪機葉片、水壓機閥、結構架、螺(luo)栓(shuan)、螺(luo)帽等。在反(fan)應堆環境中,主要(yao)用(yong)于2、3級輔(fu)助泵傳動軸、蒸發器支承件、控制棒(bang)驅動機構等。