1Cr18Ni9(AISI302)1Cr18Ni9是一种历史最悠久的奥氏体不锈钢,钢的塑性、韧性、热冷加工性能良好,可生产板、管、始、带、棒材、锻件等各类冶金产品,它不能通过热处理手段进行强化,可通过冷变形获得较高的强度。
在固溶状态下,在氧化性酸、大气、水、蒸汽等介质中具有良好的耐蚀性。
钢的耐晶间腐蚀性能不佳,经650敏化处理或在中温长期保温后,此钢具有晶间腐蚀倾向,若要消除这种倾向,必须经过固溶处理,否则,仅能改用稳定化型或超低碳钢种。
此外,lCr18Ni9的无磁性能及低温性能较好。
因此,lCrl8Ni9钢主要应用于对耐蚀性和强度要求不高的结构件和焊接件,亦可用于无磁部件和低温装置的部件。
在具有晶间腐蚀的环境中,不宜以焊接状态使用。
(1)化学成份lCrl8Ni9钢的化学成份列于表13.7-53。
为了比较也列入了ASTM标准中所规定的化学成份。
(2)室温力学性能1Cr18Ni9钢的室温力学性能见表13.7-54。
钢的压缩强度见表13.7-55。
高温时效对1Cr18Ni9钢室温瞬时力学性能的影响见表13.7-56。
(3)冷作硬化特性冷加工变形后,1Cr18Ni9的强度可显著提高,但硬化效果不如lCr17Ni7。
钢的冷加工强化效果见图13.7-296,美国ASTM标准规定的经硬化后的力学性能,冷变形温度对1Cr18Ni9钢室温力学性能的影响见图13.7-297,经短时时效后的冷变形1Cr18Ni9钢的室温力学性能。
(4)耐蚀性能:1)均匀腐蚀固溶处理状态的1Cr18Ni9钢的耐均匀腐蚀性能。
2)晶间腐蚀1Cr18Ni9耐晶间腐蚀性能不良,敏化态不能通过晶间腐蚀检验,固溶态可通过晶间腐蚀检验。
因此,在焊接状态在产生晶间腐蚀的介质中不宜采用。
3)辐照性能1Cr18Ni9经中子辐照后抗拉强度明显提高。
(5)工艺性能:1)热加工性能1Cr18Ni9热加工性能良好,适宜的热加工温度范围为1160-1200℃,终加工温度应大于850℃。
2)冷加工性能固溶状态1Cr18Ni9具有良好的冷加工性能,可顺利进行冷轧,冷拔操作加工。
钢的冷成形性能良好,可进行冷冲压和冷弯等冷成形作业,钢的极限拉深系数约为2.06,工作拉深系数为1.80~1.90。
3)热处理钢的固溶热处理温度为1100~1150℃,冷加工中间热处理温度为850~970℃,冷却方式为水冷,对于截面尺寸较小的材料亦可空冷。
4)焊接性能钢的焊接性能良好,可采用各种方法焊接,手工电弧焊可采用奥102,奥107焊条,焊后可通过L 法晶间腐蚀检验。
采用奥132和奥137 焊条焊接且经敏化处理后亦可通过L法晶间腐蚀检验。
为确保钢的耐晶间腐蚀性能,焊后应进行固溶处理,若不能进行固溶,宜选用抗敏化性能优异的钢种。
(6)应用:1Cr18Ni9主要用于制造中等温度下耐腐蚀而强度要求不高的部件以及低温应用。
在要求耐蚀及无磁的环境中,该钢可以制造各相应部件和设备,如弹簧、管道、紧固件、容器、管道、换热器等。
0Cr18Ni9(AISI304)和00Cr19Ni10(AISI304L)0Cr18Ni9钢是奥氏体不锈钢,是在最初发明的18-8型奥氏体不锈钢的基础上发展演变的钢种,该钢是不锈钢的主体钢种,其产量约占不锈钢总产量的30%以上。
由于此钢具有奥氏体结构,它不可能通过热处理手段得以强化,只能采用冷变形方式达到提高强度的目的,钢的奥氏体结构赋予了它良好的冷、热加工性能、无磁性和好的低温性能。
0Cr18Ni9钢薄截面尺寸的焊接件具有足够的耐晶间腐蚀能力,在氧化性酸(HNO3)中具有优良的耐蚀性,在碱溶液和大部分有机酸和无机酸中以及大气、水、蒸汽中耐蚀性亦佳。
0Cr18Ni9钢的良好性能,使其成为应用量最大、使用范围最广的不锈钢牌号,此钢适于制造深冲成形的部件以及输送腐蚀介质管道、容器、结构件等,0Cr18Ni9亦可用于制造无磁、低温设备和部件。
00Cr19Ni10是在0Cr18Ni9基础上,通过降低碳和稍许提高镍含量的超低碳型奥氏体不锈钢。
此钢是为了解决因Cr23C6析出致使0Cr1l8Ni9钢在一些条件下存在严重的晶间腐蚀倾向而发展的。
在开发初期,因冶金生产降碳较难,曾一度妨碍了它的广泛应用,在20世纪70年代,新的二次精炼方法AOD和VOD工艺成功用于生产后,此钢才真正得到广泛应用。
与0Cr18Ni9 比较,此钢强度稍低,但其抗敏化态耐晶间腐蚀能力显著优于0Cr18Ni9。
除强度外,此钢的其他性能同0Cr18Ni9Ti。
它主要用于需焊接且焊后又不能进行固溶处理的耐蚀设备和部件。
上述两个钢种,在易产生应力腐蚀环境或点和缝隙腐蚀的条件下,在选用时应慎重。
(1)化学成份:0Cr18Ni9和00Cr19Ni10的化学成份见表。
(2)室温力学性能:0Cr18Ni9和00Cr19Ni10的室温瞬时力学性能标准指标见表。
(3)冷作硬化特性:冷加工使0Cr18Ni9和00Cr19Ni10的强度明显提高,但其提高的幅度不如1Cr17Ni7。
(4)耐蚀性能:1)均匀腐蚀0Cr18Ni9和00Cr19Ni10钢在酸、盐等介质中的耐蚀性示于表13.7-85、表13.7-86和图13.7-330 及图13.7-331。
在反应堆环境中的均匀腐蚀情况示于表13.7 7-表13.7-93 和图13.7-332, 图13.7-333。
2)点腐蚀0Cr18Ni9和仍00Cr19Ni10的点蚀行为如图13.7-3弘和图13.7-335 所示。
3) 应力腐蚀0Cr18Ni9和00Cr19Ni10钢在高浓氯化物中耐应力腐蚀破裂性能不佳。
在热水和高温水中具有工程意义的耐应力腐蚀破裂性能,但其性能受钢的组织状态、合金成份、介质条件和变化以及应力状态所制约,在水环境中的应力腐蚀行为如图所示。
(5)工艺性能:0Cr18Ni9和00Cr19Ni10奥氏体不锈钢均具有良好的冷、热加工性能。
可采用通用的各种热、冷加工工艺生产锻材、棒材、线材、板材、带材、丝材等冶金产品,热加工温度范围为900~1180℃。
冷加工较易,无特殊困难,由于两种钢易于冷加工硬化,当冷变形量过大时,须进行中间退火处理,以利于进一步加工。
1)热处理工艺0Cr18Ni9的固溶处理温度为1080~1100℃,00Cr19Ni10则为1050-1100℃。
冷却方式为水冷或空冷。
冷加工中间退火温度多在850~970℃,保温一定时间后水冷。
经固溶处理后钢的组织为奥氏体组织,有时也存在少量铁素体。
2)焊接0Cr18Ni9和00Cr19Ni10可采用通用的方法进行焊接。
手工电弧焊时,碳的质量分数为0.04%~0.06% 的薄截面尺寸的0Cr18Ni9可采用奥002 焊条,焊后可不产生晶间腐蚀倾向,对于厚截面尺寸欲保持焊后的耐晶间腐蚀性能,需进行焊后热处理,若不能进行热处理,应改用00Cr19Ni10或稳定化型的奥氏体不锈钢。
00Cr19Ni10的焊条为奥002焊条。
3)冷成形性能0Cr18Ni9薄板在应用过程中,常常用于冷成形操作。
其冷成形性能是衡量能否顺利成形和成品率高低的重要技术指标。
影响0Cr18Ni9钢的冷成形性能的因素较多,也很复杂,就其金属学因素主要是钢的成份,即铬当量和镍当量的比,其常规拉伸性能中的伸长率是一项重要的表征指标。
成形性能的数据分散带与钢的成份控制波动范围有关。
为获得良好的冷成形性能,应控制钢中的铬当量和镍当量的比值处于一个恰当的范围。
(6)应用:0Cr18Ni9和00Cr19Ni10广泛应用于化工、石化、核工业、轻工、纺织等工业中,在核工业的反应堆工程中,0Cr18Ni9 是早期沸水核反应堆的主要结构材料,主要用于岐管、旁通管道及支撑件,由于曾出现IGSCC (晶向应力离蚀),近年来已由核级00Cr18Ni10所取代。
在压水核反应堆中0Cr18Ni9和00Cr19Ni10主要用于1.2.3 级设备用不锈钢锻件和冲压件,热交换器无缝管,辅助管道,冷却剂系统管路等。
对于截面尺寸大,且要求焊接的部件,应选用00Cr19Ni10。
对于制造堆内构件的产品,应对钢中的钴、硼作出明确规定。
0Cr18Ni10Ti(AISI321)在不锈钢工业应用的初期,为解决常规18-8型奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题,发展了用Ti稳定化的奥氏体不锈钢,目前我国此钢的化学成份标号为0Cr18Ni10Ti,在美国称作AISI321。
此钢的发展是以奥氏体不锈钢的晶间腐蚀的贫铬理论为基础,通过加钛,在钢中优先形成TiC,取代形成Cr23C6的碳,避免大量的网状Cr23C6沿晶界析出,从而减轻晶界贫铬的贫化程度,由于贫铬区铬的含量不低于保证耐蚀性的临界铬量,因此减轻和避免了晶间腐蚀。
0Cr18Ni10Ti在冶金装备和工艺水平不能经济生产超低碳奥氏体不锈钢的年代,确实起到了举足轻重的作用,随着二次精炼工艺引入不锈钢以来,超低碳不锈钢的生产已经变得容易且成本可被接受的情况下,Ti稳定化不锈钢的地位已渐渐动摇,至20世纪90年代中,西方发达同家的0Cr18Ni10Ti的产量已不足不锈钢产量的1%,由于0Cr18Ni10Ti的常期使用经验、良好的高温力学性能等,目前,在高温和在一些特定环境中(抗氢衡蚀) 以及在需要稳定化热处理的条件下仍在使用。
在大型锅炉过热器、再热器、蒸汽管道、石油化工的热交换器和连多硫酸的生产设备中仍然得到广泛应用。
(1)化学成份:0Cr18Ni10Ti的化学成份见下表:(2)室温力学性能:不同标准所规定的0Cr18Ni10Ti的室温力学性能见表:其实际测定数据见下表:(3)冷作硬化特性:冷加工对0Cr18Ni10Ti的室温力学性能的影响示于表:(4)耐蚀性能:1)均匀腐蚀钢的耐均匀腐蚀性能较1Cr18Ni9Ti为优,腐蚀数据可参照1Cr18Ni9Ti,可参照下表:3)应力腐蚀0Cr18Ni10Ti在42%沸腾MgCl2溶液的应力腐蚀行为见表13.7-211,在各种介质中的应力腐蚀试验结果见表13.7-151. 图13.7-406。
为了比较列入了0Cr18Ni9和00Cr18Ni10钢的数据。
(5)工艺性能:0Cr18Ni10Ti钢的冷、热加工性能优良,适宜的热加工温度为900~1150℃,冷加工性能良好,可承受任何形式的冷加工和冷成形。
生产板、管、丝、带、管、棒锻件等冶金产品不会出现特殊困难。
钢的热处理工艺通常采用固溶退火,固溶温度为950~1150℃,冷却方式以水冷为宜,薄截面产品可以空冷,冷加工中间退火温度为850~970℃,保温后快冷,此钢亦可采用稳定化处理,其处理温度为850~930℃。
钢的焊接性良好,可采用通常的焊接方法进行焊接。
手工电弧焊焊条可使用奥132、奥137、奥022或E347—15 (美国牌号),焊后一般不需要热处理,锅炉钢管焊后要求进行(1121±28)℃保温,至少保温15min的固溶退火处理。