介绍马氏体、铁素体、奥氏体和双相不锈钢

不锈钢简介：

一般来说，不锈钢是不易生锈的钢。事实上，一些不锈钢具有不锈钢和耐酸性（耐腐蚀性）。不锈钢的不锈钢和耐腐蚀性是由于其表面富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈钢和耐腐蚀性是相对的。试验表明。在大气、水等弱介质和硝酸盐等氧化介质中，钢的耐腐蚀性随着钢中铬含水量的增加而提高。当铬含量达到一定百分比时，钢的耐腐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐腐蚀到耐腐蚀。

不锈钢的分类方法有很多种，包括马氏体、奥氏体、铁素体和双相不锈钢；根据主要化学成分，基本可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等。根据腐蚀类型，费雷可分为耐点腐蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等，根据功能特点可分为无磁不锈钢、易切割不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等。由于不锈钢具有优异的耐腐蚀性、成型性、相容性和强韧性，广泛应用于重工业轻工业、日用品行业和建筑装饰行业。

不锈钢牌号分组：

根据成分可分为不锈钢型号Cr系(400系列)，Cr－Ni系(300系列)Cr－Mn－Ni(200系列)和沉淀硬化系(600系列)。

200 系列—铬-镍-锰 奥氏体不锈钢(能否用于食品有争议)

300 系列—铬-镍 奥氏体不锈钢

型号301-延展性好，用于成型产品。它也可以通过机械加工快速硬化。焊接性好。耐磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

型号302-耐腐蚀性与304相同，强度较好，因为含碳量相对较高。

型号303-添加少量硫磷比304更容易切割。

型号304-通用型号；即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。

与304相比，型号309-耐温性更好。

型号316-304后，第二种应用更广泛的钢种主要用于食品工业和手术设备，添加钼元素以获得特殊的耐腐蚀结构。它也被用作船用钢，因为它比304具有更好的抗氯腐蚀性。SS316它通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这一应用水平。

型号321-除了添加钛元素以降低材料焊缝腐蚀的风险外，其他性能与304相似。

400 系列-铁素体和马氏体不锈钢

型号408-耐热性好，耐腐蚀性弱，11%Cr，8%的Ni。

型号410-马氏体(高强度铬钢)耐磨性好，耐腐蚀性差。

型号416-加硫提高了材料的加工性能。

型号420-刀具级马氏体钢，更早的不锈钢，如布氏高铬钢。也用于手术刀具，可以很亮。

型号430-铁素体不锈钢，用于装饰，如汽车饰品。成型性好，但耐温性和耐腐蚀性差。

型号为440-高强度刀具钢，含碳量略高，经过适当的热处理后可获得较高的屈服强度，硬度可达到58HRC，属于更硬的不锈钢之一。更常见的应用例子是剃须刀片。常用型号有三种:440A、440B、440C，另外还有440F(易加工型)。

500 系列-耐热铬合金钢。

600 系列-马氏体沉淀硬化不锈钢。

型号630—更常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。

马氏体不锈钢

 标准马氏体不锈钢为：403、410、414、416416(Se)、420、431、440A、 440B 和 440C 型，这些钢的耐腐蚀性来自铬11.5 -18%，铬含量越高，需碳含量越高，以保证热处理过程中马氏体的形成。上述三种 440 型不锈钢很少被认为是焊接应用，440 型成分的熔填金属不易获得。

标准马氏体钢的改进含有镍、钼、钒等添加元素，主要用于将标准钢限制的允许工作温度提高到高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。

马氏体不锈钢可以在退火、硬化、硬化和回火状态下焊接。无论钢的原始状态如何，焊接后都会在相邻的焊道上产生硬化的马氏体区域。热影响区域的硬度主要取决于母金属的碳含量。当硬度增加时，韧性降低，该区域容易开裂、预热和控制层间温度。这是避免开裂的更有效方法。为了获得更佳性能，需要焊后热处理。

马氏体不锈钢是一种可以通过热处理（淬火和回火）调整其性能的不锈钢。一般来说，它是一种可硬化的不锈钢。这一特性决定了这种钢必须具备两个基本条件：一是平衡图中必须有奥氏体相区，并在该区域的温度范围内长时间加热，使碳化物固溶于钢后淬火形成马氏体，即化学成分必须控制在 γ 或 γ α 相区，二是合金形成耐腐蚀、氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。根据合金元素的不同，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。

铁、铬和碳是马氏体铬不锈钢的主要合金元素。Cr 13%以上时，不存在 γ 相，这种合金是单相铁素体合金，在任何热 处理系统下都不能产生马氏体，所以必须包括 Fe-Cr在 二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大 γ 相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N 是有效元素，C、N 元素的添加使合金允许更高的铬含量。除铬外，在马氏体铬不锈钢中，C它是另一个更重要的元素。事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一种铁、铬和碳三元合金。当然，还有其他元素可以根据 使用Schaeffler 图确定一般组织。

铁素体不锈钢

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在 11%~30%，具有体心立方晶体结构。这种钢一般不含镍，有时含有少量 Mo、Ti、Nb 等元素，这种钢具有导热系数大、膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀性好等特点，主要用于制造耐大气、水蒸气、水和氧化酸腐蚀的部件。

这种钢塑性差，焊后塑性和耐腐蚀性明显降低，限制了其应用 。炉外精炼技术（AOD 或 VOD）碳、氮等间隙元素的应用可以大大降低，因此 使这种钢得到了广泛的应用。

奥氏体不锈钢

 奥氏体组织在室温下的不锈钢含有Cr约18%、Ni8%~10%、C 约 0.1% 有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括**的18Cr-8Ni Cr、Ni并加入 Mo、Cu、Si、Nb、Ti高 等元素发展起来Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性，韧性和塑性高，但强度低，不能通过相变强化，只能通过冷加工强化。

如加入 S，Ca，Se，Te其他元素具有良好的易切割性。化酸介质腐蚀外，如果这种钢含有 Mo、Cu 等元素还能耐硫酸、磷酸、甲酸、醋酸、尿素等腐蚀。如果这种钢的碳含量低于0.03%或含Ti、Ni，可显著提高其耐晶间腐蚀性。高硅奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢因其综合性能全面、综合性能好，已广泛应用于各行各业。

双相不锈钢

所谓双相不锈钢，在其固溶组织中，铁素体约占奥氏体的一半，少相的一般含量也需要达到30%。C在较低的情况下，Cr 含量为18%~28%，Ni含量为3%~10%。有些钢也含有 Mo、Cu、Nb、Ti，N 和其他合金元素。这种钢具有奥氏体和铁素体不锈钢的特点。与铁素体相比，它具有更高的塑性和韧性，无室温脆性，显著提高了晶间耐腐蚀性和焊接性，并保持了铁素体不锈钢475℃脆性和导热性高，超塑性。与奥氏体不锈钢相比，高强度、耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀显著提高。双相不锈钢具有优异的耐孔腐蚀性，也是一种节镍不锈钢。

双相不锈钢的性能特点

由于两相组织的特点，通过对化学成分和热处理工艺的正确控制，使双相不锈钢 具有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，结合了奥氏体不锈钢的优良韧性 和焊接性，结合了铁素体不锈钢的高强度和耐氯化物应力腐蚀性些优良的性能使双相不锈钢作为焊接结构材料发展迅速，自20世纪80年代以来， 已成为与马氏体、奥氏体和铁素体不锈钢并列的钢。双相不 不锈钢具有以下性能特点：

 (1)含钼双相不锈钢在低应力下具有良好的耐氯化物应力腐蚀性。18-8 型奥氏体不锈钢60°C 上述中性氯化物溶液容易发生应力腐蚀断裂。在微量 氯化物和硫化氢工业介质中，由这种不锈钢制成的热交换器、蒸发器和其他设备倾向于产生应力腐蚀断裂，而双相不锈钢具有良好的抗性。

(2)含钼双相不锈钢具有良好的耐孔蚀性。具有相同的孔蚀当量值 （PRE=Cr% 3.3Mo% 16N%)双相不锈钢类似于奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位。 双相不锈钢和奥氏体不锈钢具有耐孔蚀性和 AISI 316L 相当。含 25%Cr 特别是 含氮高铬双相不锈钢的耐孔蚀性和间隙腐蚀性能超过 AISI 316L。 

(3)具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质条件下，适用于制造泵、阀等动力设备。 

(4)综合力学性能好。强度和疲劳强度高，屈服强度 18-8 型奥氏体不 不锈钢 倍。固溶性延伸率达到 25%，韧性值 AK（V 槽口)在 100J 以上。 

(5)可焊性好，热裂倾向小。一般焊前不需要预热，焊后不需要热处理，可以和 一起使用18-8 奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。 

（6）含低铬（18%Cr）双相不锈钢的热加工温度范围比 18-8 型奥氏体不锈钢宽，耐久性小，不锻造可直接轧制开坯生产钢板。含高铬(25%Cr）与奥氏体不锈钢相比，双相不锈不锈钢稍微困难，可以生产板、管、丝等产品。 

(7)冷加工时比 18-8 型奥氏体不锈钢具有较大的加工硬化效果。在管道和板材变形的早期阶段， 变形需要施加较大的应力。 

(8)与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适用于衬里 和复合板的生产。也适用于制造热交换器管芯，换热效率高于奥氏体不锈钢。 

(9)高铬铁素体不锈钢仍有各种脆性倾向，不宜高于 300°C 工作条件。 双相不锈钢含铬量越低，σ 等脆性相的危害越小。

双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称 DSS），指铁素体和奥氏体约占50%，一般较少相的含量也需要达到 3O%不锈钢。

自20世纪 40年代在美国诞生以来，双相不锈钢已发展成为第三代。其主要特点是屈服强度可达 400-550MPa，它是普通不锈钢的 2 倍，以节省材料，降低设备制造成本。在耐腐蚀性方面，特别是在介质环境恶劣（如海水、氯离子 含量高）的情况下，双相不锈钢的耐点蚀性、间隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳性能明显优于普通奥氏体不锈钢，可与高合金奥氏体不锈钢媲美。

双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它 既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低， 也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。

由于其特殊的优点，双相不锈钢广泛应用于石化设备、海水废水处理设备、输油输气管道、造纸机械等工业领域。近年来，它也被研究用于 领域的桥梁承重结构，具有良好的发展前景。

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