不锈钢物理性能及原理分析

2Cr13（马氏型不锈钢）的热处理组织和性能研究一、什么叫不锈钢？为什么有的不锈钢有磁性？在钢中含铬量大于12.5%以上，具有较高的抵抗外界介质（酸、碱盐）腐蚀的钢，称为不锈钢。根据钢内的组织状况，不锈钢可分为马氏体型、铁素体型、奥氏体型、铁素体—奥氏体型，沉淀硬化型不锈钢，依据国家标准GB3280—92规定，共有55个规定。在日常生活中我们接触较多的奥氏体型不锈钢（有人称之为镍不锈）和马氏型不锈钢（有人称之为不锈铁，但不科学，易误解，应回避）两大类。奥氏体型不锈钢典型的牌号为0Cr18Ni9，即“304”和1Cr18Ni9Ti。马氏体型不锈钢比如有制造刀剪的不锈钢等，牌号主要有2Cr13、3Cr13、6Cr13、7Cr17等。由于这两类不锈钢组织成分的差异，使其内装金属显微组织也不相同。奥氏体型不锈钢由于在钢中加入较高的铬和镍（含铬在18%左右，Ni在4%以上），钢的内部组织呈现一种叫奥氏体的组织状态，这种组织是没有导磁性的，不能被磁铁所吸引。常用来作装饰材料，如不锈钢管、毛巾架、餐具、炉具等。制作刀剪类的不锈钢要采用马氏体型不锈钢。因为刀剪具有剪切物品的功能，必须有锋利度，要有锋利度必须有一定的硬度。这类不锈钢必须通过热处理使其内部发生组织转变。增加硬度后才能作刀剪。但这类不锈钢内部组织为回火马氏体，具有导磁性，可被磁铁吸引。因此不能简单地用是否有磁性来说明是不是不锈钢材料。二、不锈钢为什么不易生锈？什么样的表面处理方法对不锈钢件最合适？“生锈”其实质是腐蚀或称之为锈蚀，是由于钢铁表面与大气中的氧、水分及其酸、碱、盐等物质发生化学作用或电化学作用而引起的变色或腐蚀称为锈蚀。表面产生的物质是“锈”是铁的氧化物。不锈钢为什么不易生锈，与其在基体内加入12.5%以上的铬有关。在氧化性腐败无能蚀介质中，铬能使钢表面很快地生成一层致密的钝化膜，防止金属基体被破坏。当含铬量在12.5%以上时，形成一层致密的稳定的钝化膜，防锈性能发生跃进式的实变，耐锈蚀能力大大增强，这就是为什么不锈钢中的含铬量要有12%以上的原因。不锈钢顾名思义为不锈的钢，这里“不锈”是相对的，不是绝对的是相对于碳钢而言。不锈钢不容易生锈，但不是绝对不生锈，只是在相同条件和环境中，较碳钢而言不容易被腐蚀和生锈。不锈钢在加入铬的同时，再加放适量的Ni、Mo、V等合金元素后，防锈性能更强。因此在防锈性能上，奥氏体型不锈钢比马氏体型不锈钢强。其次是不锈钢的耐蚀性级还与碳量、含铬量，表面处理状态有关。不锈钢随着含碳量的提高，防锈性能下降，3Cr13的防锈性能不及2Cr13。随着钢中含量的提高，防锈性能上升。表面处理方法和状态同时影响防锈能力。刀剪表面镀铬，电解抛光、镜面抛光、砂带、手工抛光的防锈性能依次递减。但是表面镀铬工艺属于不环保有毒工艺，现在一般不再使用，所以环保不含铬酸酐电解抛光新工艺是最合适的不锈钢工件表面防腐蚀处理工艺，处理好的产品既美观光亮又防锈性能强，是现在不锈钢件表面处理的最佳工艺选择。不锈钢定义在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。不锈钢种类：不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。以化学成分分类：①．CR系列：铁素体系列、马氏体系列②．CR-NI系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。以金相组织的分类：①．奥氏体不锈钢②．铁素体不锈钢③．马氏体不锈钢④．双相不锈钢⑤．沉淀硬化不锈钢2)．按金相组织对不锈钢的分类及各类不锈钢的一般特点按化学成分（主要是含铬量）及用途，不锈钢分为不锈与耐酸两大类。工业上还按自高温（900-1100度）加热空气冷却后钢的基体组织的类型对不锈钢进行分类，这是基于我们上面所讨论的碳及合金元素对不锈钢组织影响的特点决定的。工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类：铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表)，但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接，只是受某些条件的限制，如焊前应预热焊后应作高温回火等，而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr13,2Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。不锈钢的分类、主要成分及性能比较分类大概成分（%）淬火性耐蚀性加工性可焊接性磁性CCrNi铁素体系0．35以下16-27-无佳尚佳优尚可有马氏体系1．20以下11-15-自硬性可可优不可有奥氏体系0．25以下16以上7以上无优优优无以上分类仅是按钢的基体组织分的，由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡，以及由于大量的铬使平衡图S点左移，工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外，还有马氏体—铁素体，奥氏体－铁素体，奥氏体－马氏体等过渡型的复相不锈钢，以及具有马氏体－碳化物组织的不锈钢。