丰泰论坛：关于不锈钢的种类和特点

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不锈钢有两种分类法：一种是按合金元素的特点，划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种是按在
正火状态下钢的组织状态，划分为M 不锈钢、F 不锈钢、A 不锈钢、A 一F 双相不锈钢。
1、马氏体不锈钢
典型的马氏体不锈钢有1Cr13-4Cr13 和9Cr18 等
1Cr13 钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。2Crl3 冷变形前不要求
预热，但焊接前需预热，1Crl3、2Cr13 主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等，而3Cr13、4Cr13
主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件；9Crl8 可做耐蚀轴承及刀具。
2、铁素体不锈钢
铁素不锈钢的含Cr 量一般为13％-30％合碳量低于0.25%。有时还加入其它合金元素。金相组织
主要是铁素体，加热及冷却过程中没有α<=>γ转变，不能用热处理进行强化。抗氧化性强。同时，
它还具有良好的热加工性及一定的冷加工性。铁素体不锈钢主要用来制作要求有较高的耐蚀性而强度
要求较低的构件，广泛用于制造生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管道等。
典型的铁素体不锈钢有Crl7 型、Cr25 型和Cr28 型。
3，奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是克服马氏作不锈钢耐蚀性不足和脆性过大而发展起来的。基本成分为Crl8％、
Ni8％简称18－8 钢。其特点是合碳量低于0.1％，利用Cr、Ni 配合获得单相奥氏体组织。
奥氏作不锈钢一般用于制造生产硝酸、硫酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强
化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀的性能，但在局部抗腐蚀方面，仍存在下列问题：
（1）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏作不锈钢在450-850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶问腐蚀。含碳量越高，晶间蚀倾向性越
大。此外，在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。这是由于在晶界上析出富Cr 的Cr23C6。使其周
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围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池而造成的。这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中
也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀：
1）降低钢中的碳量，使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度，即从根本上解决
了铬的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的问题。通常钢中合碳量降至0.03％以下即可满足抗晶间腐
蚀性能的要求。
2）加入Ti、Nb 等能形成稳定碳化物（TiC 或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防
上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
3）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁索体双相组织，
其中铁素体占5％一12％。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
4）采用适当热处理工艺，可以防止晶间腐蚀，获得**佳的耐蚀性。
（2）奥氏体不锈钢的应力腐蚀
应 力（主要是拉应力）与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂， 简称SCC
（Stress Crack Corrosion）。奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。当含Ni 量
达到8％一10％时，奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性**大，继续增加含Ni 量至45-50％应力腐蚀倾向
逐渐减小，直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的**主要途径是加入Si2-4％并从冶炼上将N 含量控制在0.04％以
下。此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As 等杂质的含量。另外可选用A-F 双相钢，它在Cl-和OH-介质
中对应力腐蚀不敏感。当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展，铁素体含量应在6%左右。
（3） 奥氏体不锈钢的形变强化
单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能，可以冷拔成很细的钢丝，冷轧成很薄的钢带或钢管。
经过大量变形后，钢的强度大力提高，尤其是在零下温区轧制时，效果更为显著。抗拉强度可达
2000 MPa 以上。这是因为除了冷作硬化效果外，还叠加了形变诱发M 转变。
奥氏体不锈钢经形变强化后可用来制造不锈弹簧、钟表发条、航空结构中的钢丝绳等。形变后若
需焊接，则只能采用点焊工艺、形变使应力腐蚀倾向性增加。并因部分γ->M 转变而产生铁磁性，在
使用时（如仪表零件中）应予以考虑。
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再结晶温度随形变量而改变，当形变量为60％时，其再结晶温度降为650℃冷变形奥氏体不锈钢
再结晶退火温度为850-1050℃，850℃则需保温3h，1050℃时透烧即可，然后水冷。
（4） 奥氏体不锈钢的热处理
奥氏体不锈钢常用的热处理工艺有：固溶处理、稳定化处理和去应力处理等。
1）固溶处理。将钢加热到1050-1150℃后水淬，主要目的是使碳化物溶于奥氏体中，并将此状
态保留到室温，这样钢的耐蚀性会有很大改善。如上所述，为了防止晶问腐蚀，通常采用固溶化处理，
使Cr23C6 溶于奥氏体中，然后快速冷却。对于薄壁件可采用空冷，一般情况采用水冷。
2）稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb 的18-8 钢，固处理后，将钢加热
到850-880℃保温后空冷，此时Cr 的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程
中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。
3）去应力处理。去应力处理是消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺一般加热到
300-350℃回火。对于不含稳定化元素Ti、Nb 的钢，加热温度不超过450℃，以免析出铬的碳化物而
引起晶间腐蚀。对于超低碳和含Ti、Nb 不锈钢的冷加工件和焊接件，需在500-950℃,加热，然后缓
冷，消除应力（消除焊接应力取上限温度），可以减轻晶间腐蚀倾向并提高钢的应力腐蚀抗力。
4、奥氏体-铁素体双相不锈钢
在奥氏不锈钢的基础上，适当增加Cr 含量并减少Ni 含量，并与回溶化处理相配合，可获得具
有奥氏体和铁素体的双相组织（含40-60％δ-铁素体）的不锈钢，典型钢号有0Cr21Ni5Ti、
1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti 等。双相不锈钢有较好的焊接性，焊后不需热处理，而且其晶间腐蚀、
应力腐蚀倾向性也较小。但由于含Cr 量高，易形成σ相，使用时应加以注意。
5.铁素体钢
含铬大于14％的低碳铬不锈钢，含铬大干27％的任何含碳量的铬不锈钢，以及在上述成分基础
上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素的不锈钢，化学成分中形成铁素体的元素占**优
势，基体组织为铁素。这类钢在淬火（固溶）状态下的组织为铁素体，退火及时效状态的组织中则可
见到少量碳化物及金属间化合物。
属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28 等。铁素体不锈钢因为含铬量高，
耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗
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氧化钢使用。
6.铁素休－马氏体钢
这类钢在高温时为y+a（或δ）两相状态，快冷时发生y-M 转变，铁素体仍被保留，常温组织为
马氏体和铁素体,由于成分及加热温度的不同，组织中的铁素体量可在百分之几至几十的范围内变化。
0Crl3 钢，lCrl3 钢，铬偏上限而碳偏下限的2Cr13 钢，Cr17Ni2 钢，Cr17wn4 钢，以及在ICrl3 钢基
础上发展起来的许多改型12％铬热强钢（这类钢也叫做耐热不锈钢）中的许多钢号，如Cr11MoV，
Cr12WMoV，Crl2W4MoV，18Crl2WMoVNb 等均属干这一类。
铁素体—马氏体钢可以部分地接受淬火强化，故可获得较高的机械性能。但它们的机械性能与工
艺性能在很大程度上受组织中铁素体的含量及分布形态的影响。这类钢按成分中的含铬量分属12～
14％与15～18％两个系列。前者具有抵抗大气及弱腐蚀性介质的能力，并且具有良好的减震性及较
小的线膨胀系数；后者的耐腐蚀性能与相同含铬量的铁素体耐酸钢相当，但在一定程度上也保留着高
铬铁素体钢的某些缺点。
7.马氏体钢
这类钢在正常淬火温度下处在y 相区，但它们的y 相仅在高温时稳定，M 点一般在3OO℃左右，
故冷却时转变为马氏体。
这类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13 以及部分改型12％铬热强钢，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB
钢等。马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能，均和含铬12～14％的铁素体-
马氏体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体，机械性能比上述钢要高，但热处理时的过热敏感
性较低。
8.马氏体—碳化物钢
Fe－C 合金的并析点的含碳为0.83％，在不锈钢中由于铬使S 点左移，含12％铬和大于0.4％碳
的钢（图11-3），以及含18％铬和大于0.3％碳的钢（图卜）3）均属于过共析钢。这类钢在正常淬
火温度加热，次生碳化物不能完全溶于奥氏体，因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。
属于这一类的不锈钢牌号不多，却是一些含碳比较高的不锈钢，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、
9Crl7MoVCo 钢等，含碳量偏上限的3Crl3 钢在较低的温度下淬火，也可能出现这样的组织。由于含
碳量高,上述9Cr18 等三个钢号中虽含有较多的铬，但其耐腐蚀性能仅与含12～14％锗的不锈钢相当。
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这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。
9.奥氏体钢
这类钢含有较多扩大y 区和稳定奥氏体的元素，在高温时为均为y 相，冷却时由于Ms 点在室温
以下，所以在常温下具有奥氏体组织。18-8， 18－12、25-20、20-25Mo 等铬镍不锈钢，以锰代替部
分镍并加氮的低镍不锈钢如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti 钢等均属于这一
类。
奥氏体不锈钢具有前已述及的许多优点，虽然机械性能也比较低，和铁素体不锈钢—样不能热处
理强化，但可以通过冷加工变形的方法，利用加工硬化作用提高它们的强度。这类钢的缺点是对晶
间腐蚀及应力腐蚀比较敏感，需通过适当地合金添加剂及工艺措施消除。
10.奥氏体－铁素体钢
这类钢因扩大y 区和稳定奥氏体元素的作用程度，不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏
体组织，因此为奥氏体－铁素体复相状态，其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内
变化。
属于这一类的不锈钢很多，如低碳的18－8 铬镍钢，加钛、铌、钼的18－8 铬镍钢，特别是在
铸钢的组织中均可见到铁素体，此外含铬大于14～15％而碳低于0.2％的铬锰不锈钢（如Cr17Mnll），
以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较，这类钢的优点很多，
如屈服强度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造
流动性好等等。缺点是压力加工性能较差，点腐蚀倾向较大，易产生c 相脆性，在强磁场作用下表现
出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。
11、奥氏钵－马氏体钢
这类钢的Ms 点低于室温，固溶处理以后为奥氏体组织，易于成形和焊接。通常可用两种工艺方
法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700～800 度加热，奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳
定状态，Ms 点升高至室温以上，冷却时转变为马氏体；二是固溶处理以后直接冷却至Ms 与Mf 点之
间，使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能，但固溶处理以后至深冷的间隔时间
不宜过久，否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400～
500 度时效，使析出金属间化合物进—步强化。这类钢的典型钢号有17Cr 一7Ni 一A1、15Cr－9Ni
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－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－Mo 一A1 等等。这类钢也称为奥氏体－马氏体时效不锈钢，并因为
实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外，还存在不同数量的铁素体，故也称为半奥氏体沉淀硬
化不锈钢。
这类钢是50 年代后期发展和应用的新型不锈钢，它们总的特点是强度高（C 可达100 一150）及
热强性好，但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出，因此耐腐蚀性能比标准的奥氏体不锈钢要
低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其它性能（如非磁性）的情况下获得
的，目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹生产方面，一般机械制造中应用尚不普遍，并且在分类
上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列

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