目前,人們已經研究出很多公式來表述奧氏體形成元素的相對重要性,密度著名的是下面的公式:
奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
從這個等式可以看出:
1.碳是一種較強的奧氏體形成元素,其形成奧氏體的能力是鎳的30倍,但是它不能被添加到耐腐蝕的不銹鋼中,因為在焊接后它會造成敏化腐蝕和隨后的晶間腐蝕問題。
2.氮元素形成奧氏體的能力也是鎳的30倍,但是它是氣體,想要不造成多孔性的問題,只能在不銹鋼中添加數量有限的氮。
3.添加錳和銅會造成煉鋼過程中耐火生命減少和焊接的問題。
從這個等式中也可以看出:
1.添加錳對于形成奧氏體并不非常有效,但是添加錳可以使更多的氮溶解到不銹鋼中,而氮正是一種非常強的奧氏體形成元素。在200系列的不銹鋼中,正是用足夠的錳和氮來代替鎳形成100%的奧氏體結構,鎳的含量越低,所需要加入的錳和氮數量就越高。例如在201型不銹鋼中,只含有4. 5%的鎳,同時含有0.25%的氮。由鎳等式可知這些氮在形成奧氏體的能力上相當于7.5%的鎳,所以同樣可以形成100%奧氏體結構。這也是200系列不銹鋼的形成原理。
2.在不銹鋼中,有兩種相反的力量同時作用:鐵素體形成元素不斷形成鐵素體,奧氏體形成元素不斷形成奧氏體。密度終的晶體結構取決于兩類添加元素的相對數量。鉻是一種鐵素體形成元素,所以鉻在不銹鋼晶體結構的形成上和奧氏體形成元素之間是一種競爭關系。因為鐵和鉻都是鐵素體形成元素,所以400系列不銹鋼是完全鐵素體不銹鋼,具有磁性。
3.在把奧氏體形成元素-鎳加入到鐵-鉻不銹鋼的過程中,隨著鎳成分增加,形成的奧氏體也會逐漸增加,直至所有的鐵素體結構都被轉變為奧氏體結構,這樣就形成了300系列不銹鋼。
4.如果僅添加一半數量的鎳,就會形成50
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※雙相不銹鋼的分類:
第一類屬低合金型,代表牌號UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),鋼中不含鉬,PREN值為24-25,在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
第二類屬中合金型,代表牌號是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N),PREN值為32-33,其耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
第三類屬高合金型,一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的還含有銅和鎢,標準牌號UNSS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值為38-39,這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。
第四類屬超級雙相不銹鋼型,含高鉬和氮,標準牌號UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N),有的也含鎢和銅,PREN值大于40,可適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐蝕與力學綜合性 能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。
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